EP4266859A1 - Vorrichtung und verfahren zum einbringen von saatkörnern oder jungpflanzen in einen substratstrang, mit einer umhüllung ummantelter substratstrang sowie system zum kultivieren von pflanzen mit einem substratstrang - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum einbringen von saatkörnern oder jungpflanzen in einen substratstrang, mit einer umhüllung ummantelter substratstrang sowie system zum kultivieren von pflanzen mit einem substratstrang

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Publication number
EP4266859A1
EP4266859A1 EP21845040.1A EP21845040A EP4266859A1 EP 4266859 A1 EP4266859 A1 EP 4266859A1 EP 21845040 A EP21845040 A EP 21845040A EP 4266859 A1 EP4266859 A1 EP 4266859A1
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EP
European Patent Office
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substrate
strand
substrate strand
channel
plant
Prior art date
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Pending
Application number
EP21845040.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Friedrich Haubner
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication of EP4266859A1 publication Critical patent/EP4266859A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/40—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor characterised by their structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00—Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • A01C1/04—Arranging seed on carriers, e.g. on tapes, on cords ; Carrier compositions
    • A01C1/042—Tapes, bands or cords
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/60—Apparatus for preparing growth substrates or culture media

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing seed grains and young plants into a tubular substrate strand covered with a sheath according to the preamble of claim 1, a method for introducing seeds and young plants into a hose-like substrate strand sheathed with a sheath according to the preamble of claim 24 , a substrate strand according to the preamble of claim 29 and a system for cultivating plants with a substrate strand according to the preamble of claim 30.
  • a device for producing a seed carrier is known from US Pat. No. 3,456,386, which consists essentially of a cylindrical casing that is filled with a plant substrate. A twisted band to which seeds adhere runs in the core area of the plant substrate.
  • the tape with the seeds and the strip-shaped covering are first brought together in a continuous process and then filled with plant substrate in a special device. Then the longitudinal edges of the cover are turned inwards to form a cylindrical endless strand and glued together in the overlapping area. Cylindrical seed carriers of a predetermined length are created by cyclically cutting the endless strand to length.
  • the tape used, with attached seeds is based on a yarn impregnated with glue, which is passed through a storage container with seeds, with the seeds sticking to the yarn.
  • the disadvantage here is that an indefinable number of seeds adheres to each unit of length of the yarn, so the number of seeds per unit of length can only be approximately determined within rough limits.
  • DE 34 30 563 A1 discloses a method and a device for producing plant stumps, in which a plant substrate is spread out from a storage container to form a thin fleece and then formed into a cylindrical substrate endless strand in a strand former. Individual seeds are placed on the endless strand of substrate by means of a feed device and both are wrapped with a strip of wrapping material before the individual plant stumps are created in a cutting device by cutting the wrapped endless strand of substrate to length. The length of time from depositing the seeds to closing the endless strand of substrate with the cover proves to be problematic, since the seeds only lie loosely on the substrate and there is a risk that they will fall off the strand to the side.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages known from the prior art.
  • Another object of the invention is to make the cultivation of plants as economical as possible.
  • a first aspect of the invention consists in introducing the seeds or young plants, in contrast to the prior art, only after the coating has been applied to or into the plant substrate of the substrate strand.
  • the invention provides the envelope at a predetermined point, that is in constant or to be provided with an opening at a variable distance and subsequently to insert one or more seeds or young plants into the plant substrate through the opening.
  • One of the resulting advantages is that the seedling no longer has to break through the cover as it grows, allowing the plant to develop faster and better.
  • a seed grain or a young plant can be introduced into the substrate strand with the aid of the placement device at a depth adapted to the respective intended use, so that optimal boundary conditions for germination and plant growth are created be created.
  • the opening or depression can be closed with suitable materials such as sand, perlite, vermiculite, hydromulch and the like after the seed has been introduced in order to tailor the nature of the substrate in the immediate vicinity of the seed to the needs of the seed and seedling .
  • a perforating device In order to create an opening in the cover, a perforating device is provided according to the invention, the perforating tool of which can be lowered onto the substrate strand transversely to the axis of the latter, thereby opening the cover.
  • the perforating device can have a stationary guide, along which a tool carrier with a perforating tool, actuated by an actuator, can be moved.
  • the perforating tool It would also be possible for the perforating tool to be arranged on a driven swivel arm which is designed to be pivotable about a stationary swivel bearing on the perforating device, or for the perforating tool to be located at the end of an electronically controlled robot arm which performs the lowering movement.
  • the term "lowerable” is consequently not limited to a linear movement, but includes all possible movements that result in the perforating tool being able to be brought from a position remote from the casing into a position touching or penetrating the casing.
  • the laying device according to the invention with laying tool if the laying tool is designed to be lowered transversely axially onto the substrate strand, and/or the means according to the invention for closing the opening or the depression in the substrate strand and/or the pressing element according to the invention, which can be lowered onto the opening or recess in the substrate strand that is equipped with a seed grain.
  • the cyclically or continuously produced substrate strand is fed to a device for cutting to length and isolating.
  • the continuously manufactured substrate strand is divided into ready-to-use substrate strand sections and at the same time deposited in receiving elements.
  • Suitable receiving elements can be troughs into which the substrate strands are placed, or reels onto which the substrate strands are rolled up.
  • the insertion of the substrate strands into channel-shaped receiving elements and their cutting to length and separation is advantageously carried out with the aid of a control unit which controls the relative movements between a laying head with a laying head end and the receiving elements.
  • a control unit which controls the relative movements between a laying head with a laying head end and the receiving elements.
  • at least the laying head and preferably also the laying head end are arranged in a stationary manner relative to the device, in particular in a linear extension of the conveyor device, and the receiving elements are designed to be displaceable.
  • the laying head end or the laying head end can be designed to be movable together with the laying head for laying down the substrate strand in the receiving units.
  • the recording units can be arranged so as to be stationary with respect to the device or likewise movable. Especially in the case of receiving units with a very large longitudinal extent and/or receiving elements combined to form larger units, this eliminates the need for time-consuming handling of the receiving units during deposition and separation.
  • a substrate strand with a cover, plant substrate and seed grains or plants is arranged in a channel, it being possible for water to be supplied to the channel for irrigation.
  • this system it proves to be an advantage that a large number of substrate strands can be produced and stored independently of the time and location of the channels into which they are later inserted. In this way, the filling of the channels is reduced to simply inserting the substrate strands into the channels.
  • Both the production of the substrate strands and the insertion of the same into the channels are largely automated, which reduces the proportion of manual labor is significantly reduced, thereby speeding up processes enormously. In this way, the process through to the fully planted culture gutter can be designed extremely efficiently and economically.
  • the covering of the substrate strand clearly and permanently separates the area of the plant substrate from the rest of the channel cross-section, which is available as a flow cross-section for the water, for example when watering and draining the channel.
  • the plant substrate can be removed from the gutter simply by removing the substrate strand and, if necessary, recovered. This process is therefore very simple and quick and in turn allows the use of mechanical aids. There are practically no substrate residues left in the gutter, which makes cleaning the gutters considerably easier, if not entirely unnecessary, before they are used again.
  • FIG. 1 is an oblique view of a device according to the invention, the conveying device being formed by a roller conveyor with feed means in the form of a pair of rollers,
  • Fig. 2 is a plan view of the device shown in Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a larger-scale section through the device shown in FIG. 2 along line III-III there,
  • Fig. 4 shows a larger-scale section through the device shown in Fig. 2 along the line IV - IV there,
  • Fig. 5 shows a larger-scale section through the device shown in Fig. 2 along the line V - V there,
  • FIG. 6 shows an oblique view of a device according to the invention, in which the conveyor device is formed by an endless conveyor belt,
  • FIG. 7 shows an oblique view of a device according to the invention, the conveying device being formed by a fixed conveying channel with feed means in the form of a feed and pressure roller,
  • FIG. 8 shows an oblique view of a device according to the invention, the conveying device being formed by a fixed conveying channel with feed means in the form of a gripper,
  • FIG. 9 shows an oblique view of a device for cutting the substrate strand to length and separating the cut substrate strand sections in a first embodiment of the invention
  • FIG. 10 shows an oblique view of a device for cutting the substrate strand to length and separating the cut substrate strand sections in a second embodiment of the invention
  • 11 shows an oblique view of a device for cutting the substrate strand to length and separating the cut substrate strand sections in a third embodiment of the invention
  • 12 shows an oblique view of a device for cutting the substrate strand to length and separating the cut substrate strand sections in a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 13 is an oblique view of a system according to the invention with a substrate line and channel
  • FIG. 15 shows a cross section through a system according to the invention with a channel and two substrate strands
  • FIG. 16 shows a cross section through a system according to the invention with two channels and two substrate strands
  • FIG. 17 shows a cross section through a system according to the invention with a trough with a V-shaped cross section and a substrate strand.
  • the substrate strand 2 consists essentially of a plant substrate 3, which has been formed into an endless strand in previous work steps and thereby covered with a cylindrical sheath 4.
  • the plant substrate can consist, for example, of suitable mixtures of compost, humus, clay, sand, white peat, black peat, lime and the like.
  • the substrate strand 2 is moved in the direction of the arrow 6 with the aid of a conveying device 5, during which it successively runs through different processing stations.
  • the conveyor device 5 has at least one pair of rollers 7, the outer circumference of which opposite rollers are driven in opposite directions. Their peripheral surfaces, which can be concave to accommodate the substrate strand 2, are in contact with the casing 4 with sufficient pressure to form a friction fit to transmit a feed force to the substrate strand 2. Driven in this way, the substrate strand 2 moves on guide rollers 8 arranged along the axis 1 , which with their likewise concave peripheral surfaces form a roller conveyor or guide channel running coaxially with the axis 1 .
  • the guide rollers 8 can also be driven with the same direction of rotation.
  • the first processing station serves to create an opening 9 in the cover 4.
  • the device according to the invention has a perforating device 10, which is shown on a larger scale in FIG. There you can see the substrate strand 2 driven by the pair of rollers 7 and lying on the guide rollers 8.
  • Different types of perforating tools 11 of the perforating device 10 are shown, which can be inserted into the perforating device 10 and used to create the opening 9 depending on the application.
  • the selected perforating tool 11 is clamped into a tool carrier, not shown, which is coupled to drive means which—as symbolized by the double arrow—cause the tool carrier with perforating tool 11 to be lowered onto the substrate strand 2 and then raised.
  • the lowering or raising movement can take place linearly and/or as a pivoting movement.
  • the perforating tool 11 comprises a rotating drill bit 11 ′, which can be lowered onto the substrate strand 2 perpendicular to the axis 1 .
  • the drill 1 T pierces the casing 4 and thus creates an opening 9 in the casing and possibly a depression 12 in the plant substrate 3 if the drill 1 T is lowered further.
  • the size of the opening 9 and, if necessary, the extent of the depression 12 can be determined.
  • the perforating tool 11 can also consist of a punching knife 11", which creates an opening 9 in a short cycle time and in a simple manner.
  • a suitable punching knife 11" has a cutting edge or two or more crossed cutting edges in order to make a simple slot or a cross slot as a Opening 9 to generate.
  • the cutting edge of the punching knife 11" can also be circular, oval or polygonal in order to create openings 9 with a corresponding outline in the casing 4. It is possible for the cutting edge to have sections over its length that protrude from adjacent sections in the lowering direction and therefore penetrate the casing 4 earlier, which is the case, for example, with a wavy or zigzag shape of the cutting edge.
  • Punching knife 11" can also be part of a wheel or a roller, on whose outer circumference one or more punching knives 11" are arranged, so that openings 9 are produced when the punching knife 11" penetrates the casing 4 as it rolls.
  • a further possibility for creating an opening 9 is to design the perforating tool 11 as a tearing tool 1 T", the free end of which has a pointed or sickle-shaped tearing hook which penetrates into the cover 4 coming from above or the side and when retracting from the substrate strand 2 the cover 4 tears open at certain points, creating an opening 9.
  • a tearing tool according to the invention can also have a plurality of tips which penetrate the cover at close mutual distances and tearing open by subsequently spreading the tips apart.
  • a tearing tool 1 T" is characterized by its robustness with little wear.
  • the perforating tool 11 is formed by a sawing tool 11"", for example by a rotating circular knife, which, in the course of lowering, makes a cut in the casing 4 transversely to the axis 2 and at the same time, due to the curvature of the circular knife Depression in the plant substrate 3 leaves.
  • a sawing tool 11′′′′ is rotating at high speed, a slot-shaped opening 9 with a clean edge and a defined depth is created.
  • Cutting edge 11 and shearbar can be designed like scissors, resulting in a simple slit as opening 9 .
  • cutting edge 11 and counter blade can also run convexly or angularly towards substrate strand 2 in order to produce a flat opening 9 with a depression 12 adjoining underneath. In this way, openings 9 of different geometries can be produced in a short cycle.
  • the processing station following in the conveying direction 6 is used to deposit a seed 13 through the opening 9 onto the plant substrate 3 or into the depression 12 under the opening 9.
  • a suitable depositing device 14 is the subject of Fig.
  • a placement tool 16 By means of a separating and metering device not shown individual seeds 13 are fed to a placement tool 16, for example with a placement tube, which introduces one or more seeds 13 in a targeted manner into the plant substrate 3 through each opening 9.
  • the placement tool 16 can also be designed to be lowerable onto the substrate strand 2 , with the free end of the placement tool 16 being able to penetrate into the planting substrate 3 in order to position the seeds 13 deeper in the planting substrate 3 .
  • the laying tool 16 can be clamped in a tool carrier, not shown, which is coupled to drive means for lowering and raising according to the double arrow.
  • the lowering or raising movement can be linear and/or a pivoting movement. This ensures that a defined number of seeds per unit of length is deposited on the substrate strand, which ultimately also determines the distance between the plants to be cultivated in the substrate strand.
  • the depositing process can be accelerated and improved if the movement of the individual seeds 13 in the depositing tool 16 is supported, for example pneumatically by a compressed air blast or a lowerable ram in the depositing tool 16.
  • the laying device 14 can be followed by a pressing element 18 (Fig. 7), which exerts a compressive force directed transversely axially in the region of the opening 9 the substrate strand 2 applies.
  • the pressing element 18 can be embodied, for example, by a pressure plunger that can be moved up and down or, as shown in FIG. 7, by a roller that rolls on the substrate strand 2 under pressure. The roller can be part of the conveying device 5 at the same time.
  • the pressing element 18 has suitable means such as, for example, swivel or linear guides, actuators, load weights and the like.
  • An optional processing station 42 provides for the opening 9 and/or the depression 12 in the substrate strand 2 to be closed again after a seed grain 13 has been inserted. In this way, the seed 13 is fixed in its position and prevents the seed 13 from falling out of the opening 9 or depression 12 .
  • Means suitable for this are shown in particular in FIG. 5, where suitable materials 44 such as sand, perlite, vermiculite, hydromulch and the like are fed from a storage container 43 to the substrate strand 2 in the area of the opening 9 .
  • the reservoir 43 can be designed in the manner of a funnel, which is arranged with its funnel neck over the opening 9 and the material 44 of the opening 9 or depression 12 supplies.
  • the storage container 43 can be lowered onto the substrate strand 2 in order to place and press the material 44 securely onto the substrate strand 2 .
  • Means suitable for this correspond to those which are described in connection with the perforating device 11 or depositing device 14 .
  • a cover can also be fixed over the opening 9, for example by gluing.
  • the substrate strand 2 is supplied with moisture in a downstream, optional processing station.
  • This purpose is served by the irrigation device 17 shown in FIGS. 1 and 2, in which the substrate strand 2 is sprayed with water, sprinkled with water or passed through an irrigation bath. Growth-promoting substances and/or pesticides can be added to the water.
  • the substrate strand 2 provided with seeds 13 is to be stored for a longer period of time, the substrate strand 2 can be dried in an optional processing station (not shown) in order to prevent the seeds from germinating.
  • the conveyor device 5 according to FIG. 6 has an endless conveyor belt 19 which is guided over deflection rollers 20 arranged at the end, of which at least one is driven for the advancement of the endless conveyor belt 19 .
  • the side of the endless conveyor belt 19 facing the substrate strand 2 has a contour in cross section which corresponds to part of the cross-sectional contour of the substrate strand 2 . In this way, the substrate strand 2 is picked up by the endless conveyor belt 19 in a form-fitting manner via its lower half and taken along.
  • the endless conveyor belt 19 forms an actively circulating conveying channel, which increases conveying reliability and conveying accuracy.
  • the conveying channel is formed by a stationary rail-like component 21, the top of which has a conveying groove 22 running coaxially to the axis 1, the cross section of which in turn corresponds to approximately half the circumference of the substrate strand 2 for receiving the substrate strand 2 .
  • the feed of the substrate strand 2 is generated by at least one roller 24 which rests with pressure on the substrate strand 2 and as a result of its rotation advances the substrate strand 2 in the conveying groove 22 .
  • the roller 24 can have a profiled lateral surface.
  • a sliding layer for example with a sliding layer made of or with polytetrafluoroethylene or polyoxymethylene.
  • This embodiment is characterized by a simple and inexpensive construction.
  • the conveyor device 5 can also have one or more grippers 23 instead of the at least one roller 24, which are lowered onto the substrate strand 2 in cycles, grip the substrate strand 2, push it forward in the axial direction, loosen contact with the substrate strand 2 , and return to the starting position for a new cycle.
  • the crossed double arrows symbolize the corresponding machine components such as cylinder-piston units, linear drives and the like.
  • the substrate strand 2 prepared with seeds 13 consists of an endless strand.
  • this endless strand is converted into separate substrate strand sections 2' by dividing and separating, which is explained in detail below with reference to FIGS. 9 to 12.
  • the length of the individual substrate strand sections 2' can vary within wide limits depending on the intended use.
  • the substrate strand sections 2' for the production of plant stumps can have a length of between 10 cm and 20 cm; on the other hand, for the creation of large-area open-air crops, the length of the substrate strand section 2' can also be several meters, which are then preferably rolled up on reels.
  • FIG. 9 shows a schematic view of a first embodiment of a device 25 suitable for this purpose for cutting a substrate strand 2 to length and separating the cut substrate strand sections 2'.
  • a receiving unit 26 with a plurality of strip-shaped receiving elements 27, each one on its top have receiving groove 28 extending over the entire length of receiving element 27 .
  • the receiving unit 26 is subdivided in the direction of movement 6 of the substrate strand 2 into a first area 29 with empty receiving elements 27, a second area 30, where the receiving elements 27 are filled with the substrate strand 2, and a third area 31, in which the receiving elements 27 are also inserted Substrate strand sections 2 'are separated.
  • the individual receiving elements 27 are arranged in a position parallel to the axis 1.
  • the direction of movement of the receiving elements 27 in the areas 29, 30 and 31 is indicated by arrows.
  • the receiving elements 27 in the first region 29 can be displaced transversely to the axis 1 , for example horizontally or vertically, in order to be able to bring a receiving unit 27 into a position aligned with the longitudinal axis 1 of the substrate strand 2 .
  • this receiving element 27 is inserted in the second area 30 into the receiving groove 28 of the receiving element 27.
  • the gap that becomes free in the first area 29 after this process is completed is filled by a receiving element 27 that moves up in the transverse direction 33 and, in this process, now for its part assumes a position aligned with the axis 1 .
  • the receiving element 27 gradually advances along the axis 1 in the direction of the third area 31 of the receiving unit 26, where a movement 34 of the receiving units 27 already filled with substrate strand sections 2' transversely to the axis 1 provides sufficient space for moving up of the receiving element 27 has been created.
  • the substrate strand 2 is cut to length with the aid of a cutting unit 39 .
  • the substrate strand 2 is deposited in the receiving groove 28 of a receiving element 27 with the aid of a laying device 35 which is arranged in the second region 30 .
  • the laying device 35 has a laying head 36 which is stationary relative to the device and has a laying head end 37 .
  • the endless substrate strand 2 coming from the conveyor unit 5 is fed to the laying head 36 in the direction of the axis 1 and guided via the substrate strand guide 38 to the laying head end 37 .
  • the laying head end 37 is positioned directly above the receiving groove 28 of the receiving element 27, so that the substrate strand 2 emerging from the laying head end 37 gradually moves into the receiving groove 28 of the laying head end 37 in direction 6 moving recording element 27 is placed. If the receiving groove 28 is filled over its entire length, the substrate strand section 2 ′ is severed from the substrate strand 2 by means of a cutting device 39 .
  • the device 25 for cutting the substrate strand 2 to length and separating the cut substrate strand sections 2′ has a stationary receiving unit 26 with a multiplicity of axially parallel receiving elements 27 next to one another.
  • the receiving grooves 28 of the receiving elements 27 are aligned parallel to the axis 1 .
  • the laying head 36 with laying head end 37 is, as symbolized by the arrows, movably mounted and driven both in and transverse to axis 1 and moves over and along the receiving groove 26 of a receiving element 27 to deposit a substrate strand 2.
  • the substrate strand 2 is cut off with the cutting device 39 and the laying head 36 is moved transversely to the start of the next receiving element 27, where the laying process begins again.
  • FIG. 11 The subject of FIG. 11 is an embodiment in which the laying head end 37 is integrated into a placement carriage 40 and the stationary or movable laying head 36 and the laying head end 37 are connected to one another via a flexible substrate strand guide 41 .
  • a receiving unit 26 with a number of receiving elements 27 is arranged in a stationary manner, as described under FIG. and after the end of the laying process and cutting the substrate strand 2 to length with the cutting device 39 , it is then moved transversely to the axis 1 in order to insert the substrate strand 2 into the receiving groove 28 of an adjacent receiving element 27 .
  • the loading carriage 40 can only be moved in the direction of the axis 1 and the changeover to the next receiving element 27 takes place by moving the receiving unit 26 transversely.
  • FIG. 12 shows an embodiment in which the stationary or movable laying head 36 and the laying head end 37 are spaced apart from one another and are connected to one another via a flexible substrate strand guide 41 .
  • the laying head end 37 is moved by a robot arm—not shown—along the receiving grooves 28 of the receiving elements 27 .
  • the robot arm preferably has several degrees of freedom six degrees of freedom, symbolized by the crossed arrows, and is controlled by an electronic control unit. The activation of the receiving units is thus freely programmable, so that any receiving units can be filled with a substrate strand in any order.
  • FIGS. 13 to 17 are various embodiments of a system according to the invention, in which a substrate strand 2 is arranged in a trough 45 .
  • the substrate string 2 consists essentially of a cover 4 and a plant substrate 3 arranged within the cover 4.
  • openings 9 are made in the cover 4 at regular intervals, through which a seed has been planted in the plant substrate 3 is.
  • the plants that have emerged from a seed are denoted by 46, the longitudinal axis of the substrate strand 2 bears the reference numeral 1.
  • the substrate strand 2 lies in a channel 45, whose curved channel bottom 47 and curved channel longitudinal walls 48 merge into one another, so that a semicircular cross section open at the top of channel 45 results.
  • the channel 45 runs axially parallel to the longitudinal axis 1.
  • the length of the channel 45 is arbitrary, it being possible for the front ends to be closed by a cover (not shown).
  • the channel 45 consists of a liquid-tight material in order to be able to take up or guide water 49 for watering the plant substrate 3 .
  • the channel 45 is preferably equipped with a water inlet and/or water outlet that is not shown in any more detail.
  • a channel 45 with a flat channel bottom 47, on the two longitudinal edges of which upright, likewise flat longitudinal channel walls 48', 48" protrude.
  • a likewise flat retaining element 50 is fastened with its corresponding longitudinal edge . With its opposite free longitudinal edge 51, the retaining element 50 points in the direction of the opposite second longitudinal wall 48" while maintaining a free distance from the second longitudinal channel wall 48".
  • the retaining element 50 is inclined in such a way that the distance between the free longitudinal edge 51 and the channel bottom 47 is smaller is the distance from the opposite longitudinal edge, used for attachment to the first longitudinal channel wall 48', to the channel bottom 47.
  • the retaining element In this way, 50 forms a bevel which, together with the second longitudinal channel wall 48", forms a receptacle for a substrate strand 2 extending in the direction of the axis 1.
  • the substrate strand is fixed in its position by the holding element 50 and the second longitudinal channel wall 48".
  • the substrate strand 2 is kept at a distance from the channel bottom 47, with the roots of the plants 46 developing over time growing between the free longitudinal edge 51 of the holding element 50 and the second longitudinal channel wall 48" towards the bottom 47 and that there existing water 49 absorbs.
  • the embodiment according to Fig. 14b provides for a distance between the free edge 51 of the holding element 50 and the second longitudinal channel wall 48", which corresponds approximately to the corresponding dimension of the substrate strand 2.
  • This allows the substrate strand 2 to be placed on the channel bottom 47 of the channel 45 , while it is supported laterally by the second channel longitudinal wall 48" and the free edge 51 of the holding element 50.
  • the substrate strand 2 is immersed with its lower part in the water 49 supplied by the channel 45 .
  • a watering hose 52 can be inserted into the channel 45 for watering.
  • the watering hose 52 is in contact with the substrate strand 2 on the holding element 50, but could also be arranged in the gusset between the substrate strand 2 and the second longitudinal channel wall 48'' or on the floor 47.
  • FIG. 14c largely corresponds to that described under FIG. 14b, so that what was said there correspondingly applies.
  • the support element 53 is designed in the manner of a web which extends parallel to the axis 1 over the entire length of the channel 45 .
  • a support element 53 formed by a multiplicity of upright pins arranged in a row would also be conceivable.
  • the substrate strand 2 is fixed in its position at a clear distance from the base 47 by the free edge 51 of the holding element, the second longitudinal channel wall 48'' and the support element 50.
  • the holding elements 50 together with the respective substrate strand 2 prevent light from entering a channel 45 falls.
  • growth of algae in a channel 45 is largely prevented and cleaning of a channel 45 is consequently made easier.
  • the channel 45 has a flat channel bottom 47 with upright channel longitudinal walls 48 in accordance with the previously described embodiments, but without an additional holding element.
  • the distance between the longitudinal channel walls 48 is dimensioned such that exactly two substrate strands 2 can be accommodated between the longitudinal channel walls 48 , each of which supports the outer side of a substrate strand 2 .
  • the substrate strands 2 support one another on the inner sides facing one another.
  • support elements 53 are again arranged on the channel bottom 47, each of which carries a substrate strand 2 in two parallel rows above the water level 49 in the channel 45.
  • the distance between the longitudinal walls 48 of the channel can also be dimensioned in such a way that more or fewer substrate strands 2 can be accommodated next to one another in the channel 45 .
  • FIG. 16 relates to an embodiment in which the channel 45 is also intended to accommodate two substrate strands 2.
  • the channel 45 is also intended to accommodate two substrate strands 2.
  • FIG. For this purpose, the area between the bottom 47 of the channel and the two longitudinal walls 48 of the channel is divided by a partition wall 54 .
  • Retaining elements 50 similar to those described in FIGS a substrate strand 2 forms.
  • the free longitudinal edges 51 of the holding elements 50 of such a funnel-shaped receptacle maintain a mutual clearance, so that a longitudinal gap is formed.
  • a substrate strand 2 is inserted, it is automatically centered over the longitudinal gap due to the opposing inclinations of the holding elements 50 . In this way, the developing roots of the plants 46 can grow through the longitudinal gap in the direction of the ground 47 and can be supplied with water 49 there.
  • the embodiment shown in FIG. 16 can also have multiple partitions 54, resulting in multiple receptacles for more than two substrate strands 2, or no partition, so that there is only one single partition between the side walls 48 in combination with the holding elements 50 funnel-shaped recording results.
  • the channel longitudinal walls 48 can be guided over the fastening edge of a holding element 50 in order to prevent a substrate strand 2 from unintentionally rolling down from the channel 45 .
  • the embodiment according to FIG. 17 is characterized by a channel 45 with a V-shaped cross section opening upwards.
  • the channel bottom 47 of the channel 45 is angularly formed with two legs, to which the channel longitudinal walls 48 connect.
  • a receptacle with a funnel shape in cross section is created, in which the substrate strand 2 lies and is fixed in position between the longitudinal walls 48 of the channel, which are inclined in opposite directions, or the legs of the channel bottom 47 .
  • the channel 45 is partially filled with water 49, in which the substrate strand 2 is immersed. Additionally or alternatively, an irrigation hose 52 can be inserted into the channel 45 for irrigation, preferably in the gusset between the substrate strand 2 and one or both longitudinal channel walls 48.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen von Saatkörnern (13) oder Jungpflanzen (46) in einen Substratstrang (2), sowie einen mit einer Umhüllung (4) ummantelten Substratstrang (2), sowie ein System zum Kultivieren von Pflanzen (46) mit einem Substratstrang (2). Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Substratstrang (2) von einer Umhüllung (4) umgeben ist und der von der Umhüllung (4) umschlossene Raum mit einem Pflanzsubstrat (3) befüllt ist. In die Umhüllung (4) werden gemäß der Erfindung an vorbestimmter stelle Öffnungen (9) eingebracht, durch welche die Saatkörner (13) oder Jungpflanzen (46) in das Pflanzsubstrat (3) eingesetzt werden. Der Vorteil der Erfindung liegt in einer weitgehenden Automatisierung dieser Vorgänge zur Steigerung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen von Saatkörnern oder jungpflanzen in einen Substratstrang, mit einer Umhüllung ummantelter Substratstrang sowie System zum Kultivieren von Pflanzen mit einem Substratstrang
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Saatkörnern und Jungpflanzen in einen schlauchartigen, mit einer Umhüllung ummantelten Substratstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Einbringen von Saatkörnern und Jungpflanzen in einen schlauchartigen, mit einer Umhüllung ummantelten Substratstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 24, einen Substratstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 29 sowie ein System zum Kultivieren von Pflanzen mit einem Substratstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 30.
Stand der Technik
Das Anlegen von Pflanzenkulturen zum Anbauen von Nutz- und Zierpflanzen beinhaltet einen beträchtlichen Anteil an Handarbeit, was sich aus wirtschaftlicher Sicht vor allem bei der Bepflanzung großer Flächen nachteilig auswirkt. Es hat daher in der Vergangenheit nicht an Bestrebungen gefehlt, den manuellen Arbeitsanteil durch den Einsatz von Maschinen und die Intensivierung der Vorfertigung zu reduzieren.
So ist beispielsweise aus der US 3,456,386 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Saatträgers bekannt, der im Wesentlichen aus einer zylindrischen Umhüllung besteht, die mit einem Pflanzsubstrat befüllt ist. Im Kernbereich des Pflanzsubstrats verläuft ein verdrilltes Band, an dem Saatkörnern anhaften. Zur Herstellung der Saatträger werden zunächst das Band mit den Saatkörnern und die streifenförmige Umhüllung in einem kontinuierlichen Prozess zusammengeführt und dann in einer speziellen Vorrichtung mit Pflanzsubstrat befüllt. Danach werden die Längsränder der Umhüllung zur Bildung eines zylindrischen Endlosstranges nach innen umgeschlagen und im Überlappungsbereich miteinander verklebt. Durch getaktetes Ablängen des Endlosstrangs entstehen zylindrische Saatträger vorbestimmter Länge. Das dabei verwendete Band mit anhaftenden Saatkörnern entsteht auf Grundlage eines mit Kleber imprägnierten Garns, das durch einen Vorratsbehälter mit Saatkörnern geführt wird, wobei die Saatkörner an dem Garn kleben bleiben. Als nachteilig erweist sich dabei, dass je Längeneinheit des Garns eine undefinierbare Anzahl an Saatkörner anhaftet, die Anzahl an Saatkörner pro Längeneinheit also nur innerhalb grober Grenzen ungefähr bestimmt werden kann.
Darüber hinaus ist aus der DE 34 30 563 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Pflanzstumpen bekannt, wobei ein Pflanzsubstrat aus einem Vorratsbehälter zu einem dünnen Vlies ausgebreitet und dann in einem Strangbildner zu einem zylindrischen Substrat-Endlosstrang umgeformt wird. Mittels einer Zuführeinrichtung werden einzelne Saatkörner auf den Substrat-Endlosstrang aufgelegt und beides mit einem Hüllmaterialstreifen umhüllt, bevor in einer Schneidvorrichtung die einzelnen Pflanzenstumpen durch Ablängen des umhüllten Substrat-Endlosstranges entstehen. Als problematisch erweist sich dabei die Zeitspanne vom Ablegen der Saatkörner bis zum Schließen des Substrat-Endlosstranges mit der Umhüllung, da die Saatkörner nur lose auf dem Substrat aufliegen und dadurch die Gefahr besteht, dass diese seitlich vom Strang fallen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kultivierung von Pflanzen möglichst wirtschaftlich zu gestalten.
Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 24, einem Substratstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 29 und einem System zum Kultivieren von Pflanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 30 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erster Aspekt der Erfindung besteht darin, die Saatkörner oder Jungpflanzen im Gegensatz zum Stand der Technik erst nach dem Aufbringen der Umhüllung auf bzw. in das Pflanzsubstrat des Substratstrangs einzubringen. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Umhüllung an vorbestimmter Stelle, das heißt in gleichbleibendem oder variablem Abstand mit einer Öffnung zu versehen und nachfolgend durch die Öffnung ein oder mehrere Saatkörner oder Jungpflanzen in das Pflanzsubstrat einzusetzen.
Einer der sich daraus ergebenden Vorteile besteht darin, dass der Keimling die Umhüllung im Zuge des Wachstums nicht mehr durchstoßen muss und sich die Pflanze daher schneller und besser entwickelt kann.
Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, dass in der erfindungsgemäßen Art und Weise, ein Saatkorn oder eine Jungpflanze mit Hilfe der Ablegeeinrichtung in einer an den jeweiligen Verwendungszweck angepassten Tiefe in den Substratstrang eingebracht werden kann, so dass optimale Randbedingungen für die Keimung und das Pflanzenwachstum geschaffen werden.
Gegebenenfalls lässt sich die Öffnung bzw. Vertiefung nach dem Einbringen des Saatkorns mit geeigneten Materialien wie zum Beispiel Sand, Perlit, Vermikulit, Hydromulch und dergleichen verschließen, um die Beschaffenheit des Substrats in der unmittelbaren Umgebung des Saatkorns gezielt auf die Bedürfnisse des Saatguts und Keimlings abzustimmen.
Zur Schaffung einer Öffnung in der Umhüllung ist gemäß der Erfindung eine Perforiereinrichtung vorgesehen, deren Perforierwerkzeug quer zur Achse des Substratstrangs auf diesen absenkbar ist und dabei die Umhüllung öffnet. Dazu kann die Perforiereinrichtung eine ortsfeste Führung besitzen, entlang der ein von einem Aktor betätigten Werkzeugträger mit Perforierwerkzeug verfahrbar ist. Möglich wäre auch, dass das Perforierwerkzeug an einem angetriebenen Schwenkarm angeordnet ist, der um ein ortsfestes Schwenklager an der Perforiereinrichtung schwenkbar ausgebildet ist, oder dass das Perforierwerkzeug am Ende eines elektronisch gesteuerten Roboterarms sitzt, der die Absenkbewegung ausführt. Die Bezeichnung "absenkbar" ist folglich nicht auf eine Linearabewegung beschränkt, sondern umfasst alle möglichen Bewegungen, die dazu führen, dass das Perforierwerkzeug aus einer von der Umhüllung entfernten Position in eine die Umhüllung berührende oder durchdringende Position gebracht werden kann.
Entsprechendes gilt für die erfindungsgemäße Ablegeeinrichtung mit Ablegewerkzeug, sofern das Ablegewerkzeug queraxial auf den Substratstrang absenkbar ausgebildet ist, und/oder die erfindungsgemäßen Mittel zum Schließen der Öffnung bzw. der Vertiefung im Substratstrang und/oder das erfindungsgemäße Andrückelement, das auf die mit einem Saatkorn bestückte Öffnung bzw. Vertiefung im Substratstrang absenkbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der taktweise oder kontinuierlich hergestellte Substratstrang einer Einrichtung zum Ablängen und Vereinzeln zugeführt. Dort wird der endlos gefertigte Substratstrang in gebrauchsfertige Substratstrangabschnitte geteilt und gleichzeitig in Aufnahmeelemente abgelegt. Geeignete Aufnahmeelemente können Rinnen sein, in die die Substratstränge eingelegt werden, oder aber auch Haspeln, auf die die Substratstränge aufgerollt werden.
Das Einlegen der Substratstränge in rinnenförmige Aufnahmeelemente sowie deren Ablängen und Vereinzeln erfolgt vorteilhafterweise mit Hilfe einer Steuerungseinheit, die die relativen Bewegungen zwischen einem Legekopf mit Legekopfende und den Aufnahmeelementen steuert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind dabei zumindest der Legekopf und vorzugsweise auch das Legkopfende stationär zu Vorrichtung angeordnet, insbesondere in linearer Verlängerung der Fördereinrichtung, und die Aufnahmeelemente verschieblich ausgebildet. Dadurch kann die Einrichtung zum Ablägen und Vereinzeln optimal in die übrige erfindungsgemäße Vorrichtung und die nachfolgenden Bearbeitungsprozesse wie beispielsweise Umsetzen, Lagerung und Transport der fertigen Aufnahmeelemente integriert werden.
Alternativ ist es möglich, dass das Legekopfende oder das Legekopfende zusammen mit dem Legekopf für das Ablegen des Substratstranges in die Aufnahmeeinheiten beweglich ausgebildet sind. Dabei können die Aufnahmeeinheiten ortsfest zur Vorrichtung oder ebenfalls beweglich angeordnet sein. Vor allem bei Aufnahmeineinheiten mit sehr großer Längserstreckung und/oder zu größeren Einheiten kombinierten Aufnahmeelementen entfällt auf diese Weise ein aufwändiges Hantieren mit den Aufnahmeeinheiten während des Ablegens und des Vereinzelns.
Bei einem erfindungsgemäßen System ist ein Substratstrang mit Umhüllung, Pflanzsubstrat und Saatkörner bzw. Pflanzen in einer Rinne angeordnet, wobei der Rinne Wasser zur Bewässerung zugeführt werden kann. Bei diesem System erweist es sich als Vorteil, dass eine Vielzahl von Substratstränge hergestellt und gelagert werden können und zwar zeitlich und örtlich unabhängig von den Rinnen, in die sie später eingelegt werden. Das Befüllen der Rinnen reduziert sich auf diese Weise allein auf das Einlegen der Substratstränge in die Rinnen. Sowohl die Herstellung der Substratstränge als auch das Einlegen derselben in die Rinnen geschieht größtenteils automatisch, was den Anteil an Handarbeit erheblich reduziert und Abläufe dadurch enorm beschleunigt. Der Prozess bis zur fertig bepflanzten Kulturrinne lässt sich auf dese Weise äußerst effizient und wirtschaftlich gestalten.
Die Umhüllung des Substratstrangs grenzt eindeutig und dauerhaft den Bereich des Pflanzsubstrats vom übrigen Rinnenquerschnitt ab, der beispielsweise bei der Be- und Entwässerung der Rinne als Fließquerschnitt für das Wasser zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird verhindert, dass in der Wachstumsphase der Pflanzen Pflanzsubstrat aus dem Substratstrang ausgewaschen wird. Ein Nachfüllen von Pflanzsubstrat zum Ausgleich der ausgewaschenen Menge ist dank der Erfindung nicht mehr notwendig. Gleichzeitig wird die Gefahr unterbunden, dass das Pflanzsubstrat den Fließquerschnitt für Wasser verengt oder verstopft, so dass Wasser aufgestaut wird oder die Rinne an ungewollter Stelle überläuft, oder dass das Bewässerungssystem stromabwärts der Rinne infolge ausgewaschenen Pflanzsubstrats verstopft.
Nach der Ernte der Pflanzen kann das Pflanzsubstrat allein durch Entnehmen des Substratstranges aus der Rinne entfernt und gegebenenfalls rückgewonnen werden. Dieser Vorgang gestaltet sich somit sehr einfach und schnell und erlaubt wiederum den Einsatz maschineller Hilfsmittel. Zurückbleibende Substratrückstände in der Rinne gibt es praktisch nicht, was die Reinigung der Rinnen vor deren erneuter Verwendung erheblich erleichtert, wenn nicht sogar ganz entbehrlich macht.
Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems, bei denen der Lichteinfall in die Rinne durch den Substratstrang und/oder Rinnenelemente unterbunden oder zumindest verringert ist, wird einem unerwünschten Algenwachstum in der Rinne vorgebeugt und damit Wartungs- und Reinigungsarbeiten reduziert.
Ohne sich darauf einzuschränken wird die Erfindung nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung offenbar werden. Soweit zweckdienlich werden für gleiche oder funktionsgleiche Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen gleichlautende Bezugszeichen verwendet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigt Fig. 1 eine Schrägansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Fördereinrichtung von einer Rollenbahn mit Vorschubmittel in Form eines Rollenpaars gebildet ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt in größerem Maßstab durch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Linie III - III,
Fig. 4 einen Schnitt in größerem Maßstab durch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Linie IV - IV,
Fig. 5 einen Schnitt in größerem Maßstab durch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Linie V - V,
Fig. 6 eine Schrägansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Fördereinrichtung von einem Endlosförderband gebildet ist,
Fig. 7 eine Schrägansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Fördereinrichtung von einem feststehenden Förderkanal mit Vorschubmittel in Form einer Vorschub- und Andrückwalze gebildet ist,
Fig. 8 eine Schrägansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Fördereinrichtung von einem feststehenden Förderkanal mit Vorschubmittel in Form eines Greifers gebildet ist,
Fig. 9 eine Schrägansicht auf eine Einrichtung zum Ablängen des Substratstrangs und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 eine Schrägansicht auf eine Einrichtung zum Ablängen des Substratstrangs und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 eine Schrägansicht auf eine Einrichtung zum Ablängen des Substratstrangs und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte in einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 12 eine Schrägansicht auf eine Einrichtung zum Ablängen des Substratstrangs und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte in einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 eine Schrägansicht auf ein erfindungsgemäßes System mit Substratstrang und Rinne,
Fig. 14 a bis c jeweils einen Querschnitt weiterer Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems,
Fig. 15 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System mit einer Rinne und zwei Substratsträngen,
Fig. 16 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System mit zwei Rinne und zwei Substratsträngen, und
Fig. 17 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes System mit einer Rinne mit V-förmigem Querschnitt und einem Substratstrang.
Beschreibung der Ausführungsformen
Die Fig. 1 und 2 geben in schematischer Darstellung einen Überblick über eine erfindungsgemäße Vorrichtung, der entlang einer Achse 1 ein Substratstrang 2 fortlaufend zugeführt wird. Die Längsachse des Substratstrangs 2 entspricht somit der Achse 1. Der Substratstrang 2 besteht im Wesentlichen aus einem Pflanzsubstrat 3, das in vorausgegangenen Arbeitsschritten zu einem Endlosstrang geformt und dabei mit einer zylindrischen Umhüllung 4 ummantelt worden ist. Das Pflanzsubstrat kann beispielsweise aus geeigneten Mischungen aus Komposterde, Humus, Ton, Sand, Weißtorf, Schwarztorf, Kalk und dergleichen bestehen. Mit Hilfe einer Fördereinrichtung 5 wird der Substratstrang 2 in Richtung der Pfeile 6 bewegt, wobei er sukzessive verschiedene Bearbeitungsstationen durchläuft.
Die Fördereinrichtung 5 besitzt mindestens ein Rollenpaar 7, dessen sich mit ihrem Außenumfang gegenüberliegende Rollen gegenläufig angetrieben sind. Deren Umfangsflächen, die zur Aufnahme des Substratstrangs 2 konkav ausgebildet sein können, liegen mit ausreichendem Druck an der Umhüllung 4 an, um mittels Reibschluss eine Vorschubkraft auf den Substratstrang 2 zu übertragen. So angetrieben bewegt sich der Substratstrang 2 auf entlang der Achse 1 angeordneter Führungsrollen 8, die mit ihren ebenfalls konkav ausgebildeten Umfangsflächen eine koaxial zur Achse 1 verlaufende Rollenbahn bzw. Führungskanal bilden. Die Führungsrollen 8 können ebenfalls mit einheitlichem Drehsinn angetrieben sein.
Die erste Bearbeitungsstation dient dem Erzeugen einer Öffnung 9 in der Umhüllung 4. Zu diesem Zweck besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Perforiereinrichtung 10, die in Fig. 3 in größerem Maßstab dargestellt ist. Dort erkennt man wiederum den von dem Rollenpaar 7 angetriebenen und auf den Führungsrollen 8 liegenden Substratstrang 2. Von der Perforiereinrichtung 10 sind unterschiedliche Arten von Perforierwerkzeuge 11 dargestellt, die je nach Einsatzzweck in die Perforiereinrichtung 10 eingesetzt und zur Erzeugung der Öffnung 9 verwendet werden können. Das ausgewählte Perforierwerkzeug 11 ist in einen nicht weiter dargestellten Werkzeugträger eingespannt, der mit Antriebsmitteln gekoppelt ist, die - wie mit dem Doppelpfeil versinnbildlicht - ein Absenken des Werkzeugsträgers mit Perforierwerkzeug 11 auf den Substratstrang 2 und anschließenden Anheben bewirken. Die Absenk- bzw. Anhebebewegung kann dabei linear und/oder als Schwenkbewegung erfolgen.
Das Perforierwerkzeug 11 umfasst in einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen rotierenden Bohrer 11', der senkrecht zur Achse 1 auf den Substratstrang 2 absenkbar ist. Im Zuge des Absenkens durchbohrt der Bohrer 1 T die Umhüllung 4 und schafft so eine Öffnung 9 in der Umhüllung und gegebenenfalls eine Vertiefung 12 im Pflanzsubstrat 3 sofern der Bohrer 1 T weiter abgesenkt wird. Durch die Wahl eines Bohrers 1 T mit geeignetem Durchmesser kann die Größe der Öffnung 9 und gegebenenfalls das Ausmaß der Vertiefung 12 bestimmt werden.
Alternativ kann das Perforierwerkzeug 11 auch aus einem Stanzmesser 11" bestehen, das mit kurzer Taktzeit und auf einfache Weise eine Öffnung 9 erzeugt. Beispielsweise besitzt ein geeignetes Stanzmesser 11" eine Schneide oder zwei oder mehrere gekreuzte Schneiden, um einen einfachen Schlitz oder einen Kreuzschlitz als Öffnung 9 zu erzeugen. Wahlweise kann die Schneide des Stanzmessers 11" auch kreisförmig, oval oder polygonal verlaufen, um in der Umhüllung 4 Öffnungen 9 mit entsprechendem Umriss zu schaffen. Dabei ist es möglich, dass die Schneide über ihre Länge Abschnitte aufweist, die gegenüber benachbarten Abschnitten in Absenkrichtung vorstehen und daher früher die Umhüllung 4 durchdringen, was beispielsweise bei einem wellen- oder zickzackförmigen Verlauf der Schneide der Fall ist. Alternativ oder kumulativ kann das Stanzmesser 11" auch Teil eines Rades oder einer Walze sein, an dessen bzw. deren Außenumfang ein oder mehrere Stanzmesser 11" angeordnet sind, so dass beim Abrollen auf der Umhüllung 4 durch Eindringen der Stanzmesser 11" Öffnungen 9 erzeugt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Schaffung einer Öffnung 9 besteht darin, das Perforierwerkzeug 11 als Reißwerkzeug 1 T" auszubilden, dessen freies Ende einen spitzen oder sichelförmigen Reißhaken besitzt, der von oben oder der Seite kommend in die Umhüllung 4 eindringt und beim Zurückfahren aus dem Substratstrang 2 die Umhüllung 4 punktuell aufreißt, wodurch eine Öffnung 9 entsteht. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Reißwerkzeug auch mehrere Spitzen aufweisen, die in engem gegenseitigem Abstand die Umhüllung durchdringen und ein Aufreißen durch anschließendes Aufspreizen der Spitzen erfolgt. Ein Reißwerkzeug 1 T" zeichnet sich durch seine Robustheit bei geringem Verschleiß aus.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Perforierwerkzeug 11 von einem Sägewerkzeug 11"" gebildet, beispielsweise von einem rotierenden Kreismesser, das im Zuge des Absenkens einen Schnitt in der Umhüllung 4 quer zur Achse 2 ausführt und dabei bedingt durch die Krümmung des Kreismessers gleichzeitig eine Vertiefung im Pflanzsubstrat 3 hinterlässt. Bei schnellem Sägenhub oder hoher Drehzahl des Sägewerkzeugs 11"" entsteht eine schlitzförmige Öffnung 9 mit sauberem Rand und definierter Tiefe.
Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht ein Perforierwerkzeug 11 mit einer Schneide 11 vor, die mit einer Gegenschneide zusammenwirkt, um eine Öffnung 9 in die Umhüllung 4 zu schneiden. Schneide 11 und Gegenschneide können dabei scherenartig ausgebildet sein, was einen einfachen Schlitz als Öffnung 9 ergibt. Alternativ können Schneide 11 und Gegenschneide auch zum Substratstrang 2 hin konvex oder eckig verlaufen, um eine flächige Öffnung 9 mit darunter anschließender Vertiefung 12 zu erzeugen. Auf diese Weise können Öffnungen 9 unterschiedlicher Geometrie in kurzem Takt hergestellt werden.
Die in Förderrichtung 6 nachfolgende Bearbeitungsstation dient dem Ablegen eines Saatkorns 13 durch die Öffnung 9 auf das Pflanzsubstrat 3 bzw. in die Vertiefung 12 unter der Öffnung 9. Eine dazu geeignete Ablegeeinrichtung 14 ist Gegenstand von Fig.
4 und umfasst einen Behälter 15 in dem eine Vielzahl Saatkörner 13 bevorratet ist.
Mittels einer nicht weiter dargestellten Vereinzelungs- und Dosiereinrichtung werden einzelne Saatkörner 13 einem Ablegewerkzeug 16 zugeführt, beispielsweise mit einem Ablegerohr, das durch jede Öffnung 9 ein oder mehrere Saatkörner 13 zielgerichtet in das Pflanzsubstrat 3 einbringt. Dazu kann auch das Ablegewerkzeug 16 auf den Substratstrang 2 absenkbar ausgebildet sein, wobei das freie Ende des Ablegewerkzeugs 16 in das Pflanzsubstrat 3 eindringen kann, um die Saatkörner 13 tiefer im Pflanzsubstrat 3 zu positionieren. Zu diesem Zweck kann das Ablegewerkzeug 16 in einem nicht weiter dargestellten Werkzeugträger eingespannt sein, der mit Antriebsmitteln zum Absenken und Anheben entsprechend dem Doppelpfeil gekoppelt ist Die Absenk- bzw. Anhebebewegung kann dabei linear und/oder als Schwenkbewegung erfolgen. Damit wird erreicht, dass eine definierte Anzahl an Samenkörner pro Längeneinheit auf dem Substratstrang abgelegt wird, was letzten Endes den Abstand der zu kultivierenden Pflanzen im Substratstrang mitbestimmt.
Der Ablegevorgang kann beschleunigt und verbessert werden, wenn die Bewegung der einzelnen Saatkörner 13 im Ablegewerkzeug 16 unterstützt wird, beispielsweise pneumatisch durch einen Druckluftstoß oder absenkbaren Stößel im Ablegewerkzeug 16.
Sollen die Saatkörner 13 nach dem Passieren der Ablegeeinrichtung 14 tiefer in das Pflanzsubstrat 3 eindringen oder das Pflanzsubstrat 3 verdichtet werden, dann kann der Ablegeeinrichtung 14 ein Andrückelement 18 (Fig. 7) nachgeordnet sein, das im Bereich der Öffnung 9 eine queraxial gerichtete Druckkraft auf den Substratstrang 2 aufbringt. Das Andrückelement 18 kann beispielsweise von einem auf und ab bewegbaren Druckstempel verkörpert sein oder wie in Fig. 7 dargestellt von einer Walze, die mit Druck auf dem Substratstrang 2 abrollt. Die Walze kann dabei gleichzeitig Teil der Fördereinrichtung 5 sein. Zur Ausführung einer Bewegung des Andrückelements 18 zur Erzeugung einer Druckkraft verfügt das Andrückelement 18 über geeignete Mittel wie zum Beispiel Schenk- oder Linearführungen, Aktoren, Auflastgewichte und dergleichen.
In einer optionalen Bearbeitungsstation 42 ist vorgesehen, die Öffnung 9 und/oder die Vertiefung 12 im Substratstrang 2 nach dem Einlegen eines Saatkorns 13 wieder zu verschließen. Auf diese Weise wird das Saatkorn 13 in seiner Lage fixiert und verhindert, dass das Saatkorn 13 aus der Öffnung 9 bzw. Vertiefung 12 fällt. Dazu geeignete Mittel sind insbesondere in Fig. 5 dargestellt, wo aus einem Vorratsbehälter 43 geeignete Materialien 44 wie zum Sand, Perlit, Vermikulit, Hydromulch und dergleichen dem Substratstrang 2 im Bereich der Öffnung 9 zugeführt werden. Beispielsweise kann der Vorratsbehälter 43 nach Art eines Trichters ausgebildet sein, der mit seinem Trichterhals über der Öffnung 9 angeordnet ist und das Material 44 der Öffnung 9 bzw. Vertiefung 12 zuführt. Gegebenenfalls ist der Vorratsbehälter 43 auf den Substratstrang 2 absenkbar ausgebildet, um das Material 44 sicher auf dem Substratstrang 2 zu platzieren und anzudrücken. Dazu geeignete Mittel entsprechen denen, die im Zusammenhang mit der Perforiereinrichtung 11 oder Ablegeeinrichtung 14 beschrieben sind. Gegebenenfalls kann über der Öffnung 9 auch eine Abdeckung fixiert werden, beispielsweise durch Kleben.
Soll der auf diese Weise mit Saatkörnern 13 versehene Substratstrang 2 ohne zeitliche Verzögerung zum Anlegen einer Kultur verwendet werden, wird dem Substratstrang 2 in einer nachfolgenden optionalen Bearbeitungsstation Feuchtigkeit zugeführt. Diesem Zweck dient die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bewässerungseinrichtung 17, in der der Substratstrang 2 mit Wasser besprüht, beregnet oder durch ein Bewässerungsbad geführt wird. Dem Wasser können dabei wachstumsfördernde Stoffe und/oder Pflanzenschutzmittel beigemengt werden.
Ist hingegen eine Lagerung des mit Saatkörnern 13 versehenen Substratstranges 2 über einen längeren Zeitraum beabsichtigt, kann der Substratstrang 2 in einer nicht weiter dargestellten optionalen Bearbeitungsstation getrocknet werden, um ein Keimen der Saatkörner zu unterbinden.
Die Arbeitstakte der vorbeschriebenen Bearbeitungsstationen, insbesondere der Perforiereinrichtung 10 und der Ablegeeinrichtung 14, sind mit Hilfe geeigneter Synchronisationsmittel aufeinander abgestimmt. Damit wird gewährleistet, dass die Saatkörner 13 tatsächlich in den Öffnungen 9 abgelegt werden und im Weiteren ein störungsfreier Produktionsprozess stattfindet.
Neben der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Fördereinrichtung 5 in Form einer Rollenbahn mit mindestens einem angetriebenem Rollenpaar 7 liegen weitere Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung, die unter den Fig. 6 bis 8 näher beschrieben sind. Die Fördereinrichtung 5 gemäß Fig. 6 besitzt ein Endlosförderband 19, das über endseitig angeordnete Umlenkrollen 20 geführt ist, von denen für den Vorschub des Endlosförderbandes 19 zumindest eine angetrieben ist. Die dem Substratstrang 2 zugewandte Seite des Endlosförderbandes 19 weist im Querschnitt eine Kontur auf, die einem Teil der Querschnittskontur des Substratstrangs 2 entspricht. Auf diese Weise wird der Substratstrang 2 über seine untere Hälfte formschlüssig vom Endlosförderband 19 auf- und mitgenommen. Das Endlosförderband 19 bildet auf diese Weise einen aktiv umlaufenden Förderkanal aus, was die Fördersicherheit und Fördergenauigkeit steigert. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Fördereinrichtung 5 wird der Förderkanal von einem stationären schienenartigen Bauteil 21 gebildet, dessen Oberseite eine zur Achse 1 koaxial verlaufende Fördernut 22 aufweist, deren Querschnitt wiederum zur Aufnahme des Substratstrangs 2 ungefähr dem halben Umfang des Substratstrangs 2 entspricht. Der Vorschub des Substratstrangs 2 wird über mindestens eine Walze 24 erzeugt, die mit Druck auf dem Substratstrang 2 aufliegt und infolge ihrer Rotation den Substratstrang 2 in der Fördernut 22 vorschiebt. Zur besseren Kraftübertragung kann die Walze 24 eine profilierte Mantelfläche besitzen. Um die Reibung zwischen Substratstrang 2 und Fördernut 22 zu verringern, ist es vorteilhaft, die Fördernut 22 an ihrer Oberfläche mit einer Gleitschicht auszurüsten, beispielsweise mit einer Gleitschicht aus bzw. mit Polytetrafluorethylen oder Polyoxymethylen. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aus.
Wie aus Fig. 8 hervorgeht kann die Fördereinrichtung 5 anstelle der mindestens einen Walze 24 auch einen oder mehrere Greifer 23 besitzen, die taktweise auf den Substratstrang 2 abgesenkt werden, den Substratstrang 2 greifen, diesen in axialer Richtung vorschieben, den Kontakt zum Substratstrang 2 lösen, und für einen neuen Takt wieder in Ausgangsstellung zurückfahren. Die gekreuzten Doppelpfeile versinnbildlichen die entsprechenden Maschinenkomponenten wie Zylinderkolbeneinheiten, Linearantriebe und dergleichen.
Nach dem Durchlaufen der Perforiereinrichtung 13 und Ablegeeinrichtung 14 besteht der mit Saatkörnern 13 präparierte Substratstrang 2 aus einem Endlosstrang. Im Zuge der weiteren Bearbeitung wird dieser Endlosstrang durch Teilen und Vereinzeln in separate Substratstrangabschnitte 2' übergeführt, was nachfolgend anhand der Fig. 9 bis 12 im Einzelnen erläutert wird. Die Länge der einzelnen Substratstrangabschnitte 2' kann in Abhängigkeit der geplanten Verwendung in weiten Grenzen variieren. Beispielsweise können die Substratstrangabschnitte 2' zur Herstellung von Pflanzstumpen eine Länge zwischen 10 cm und 20 cm aufweisen; hingegen kann zum Anlegen großflächiger Freilandkulturen die Länge der Substratstrangabschnitt 2' auch mehrere Meter betragen, die dann vorzugsweise auf Haspeln aufgerollt werden.
Fig. 9 zeigt in schematischer Ansicht eine erste Ausführungsform einer zu diesem Zweck geeigneten Einrichtung 25 zum Ablängen eines Substratstrangs 2 und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte 2'. Man erkennt eine Aufnahmeeinheit 26 mit einer Vielzahl leistenförmiger Aufnahmeelemente 27, die an ihrer Oberseite jeweils eine sich über die gesamte Länge des Aufnahmeelements 27 erstreckende Aufnahmenut 28 aufweisen. Die Aufnahmeeinheit 26 ist in Bewegungsrichtung 6 des Substratstrangs 2 untergliedert in einen ersten Bereich 29 mit leeren Aufnahmeelementen 27, einen zweiten Bereich 30, wo die Aufnahmeelemente 27 mit dem Substratstrang 2 befüllt werden, und einen dritten Bereich 31 , in denen die Aufnahmeelemente 27 mit eingelegten Substratstrangabschnitten 2' vereinzelt werden. In allen Bereichen 29, 30 und 31 sind die einzelnen Aufnahmeelemente 27 in achsparalleler Lage zur Achse 1 angeordnet. Die Bewegungsrichtung der Aufnahmeelemente 27 in den Bereichen 29, 30 und 31 ist mit Pfeilen angegeben.
Die Aufnahmeelemente 27 im ersten Bereich 29 sind quer zur Achse 1 verschieblich, beispielsweise horizontal oder vertikal, um jeweils eine Aufnahmeeinheit 27 in eine mit der Längsachse 1 des Substratstrangs 2 fluchtenden Position bringen zu können. Im Zuge des anschließenden Verschiebens dieses Aufnahmeelements 27 in Richtung der Achse 1 mit einer Geschwindigkeit, die der Vorschubgeschwindigkeit des Substratstrangs 2 im stromaufwärts liegenden Bereich entspricht, wird der Substratstrang 2 im zweiten Bereich 30 in die Aufnahmenut 28 des Aufnahmeelements 27 eingelegt. Die nach Abschluss dieses Vorgangs frei werdende Lücke im ersten Bereich 29 wird durch ein in Querrichtung 33 nachrückendes Aufnahmeelement 27 aufgefüllt, das in diesem Zuge nun seinerseits eine mit der Achse 1 fluchtende Position einnimmt. Während des Ablegevorgangs im zweiten Bereich 30 rückt das Aufnahmeelement 27 entlang der Achse 1 allmählich in Richtung des dritten Bereichs 31 der Aufnahmeeinheit 26 vor, wo durch eine Bewegung 34 der bereits mit Substratstrangabschnitten 2' befüllten Aufnahmeeinheiten 27 quer zur Achse 1 ausreichend Platz für ein Nachrücken des Aufnahmeelements 27 geschaffen worden ist. Nach Beendigung des Ablegevorgangs im zweiten Bereich 30 wird der Substratstrang 2 mithilfe einer Schneideinheit 39 abgelängt.
Das Ablegen des Substratstranges 2 in die Aufnahmenut 28 eines Aufnahmeelements 27 erfolgt mit Hilfe einer Legeeinrichtung 35, die im zweiten Bereich 30 angeordnet ist. Die Legeeinrichtung 35 besitzt einen gegenüber der Vorrichtung ortsfesten Legekopf 36 mit Legekopfende 37. Legekopf 36 und Legekopfende 37 sind über eine Substratstrangführung 38 starr miteinander verbunden. Der von der Fördereinheit 5 kommende Endlos-Substratstrang 2 wird dem Legekopf 36 in Richtung der Achse 1 zugeführt und über die Substratstrangführung 38 zum Legekopfende 37 geleitet. Das Legekopfende 37 ist unmittelbar über der Aufnahmenut 28 des Aufnahmeelements 27 positioniert, so dass der aus dem Legekopfende 37 austretende Substratstrang 2 nach und nach in die Aufnahmenut 28 des sich unter den Legekopfende 37 in Richtung 6 bewegende Aufnahmeelements 27 gelegt wird. Ist die Aufnahmenut 28 über ihre gesamte Länge befüllt, wird vom Substratstrang 2 mittels einer Schneidvorrichtung 39 der Substratstrangabschnitt 2' abgetrennt.
Fig. 10 betrifft eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Einrichtung 25 zum Ablängen des Substratstrangs 2 und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte 2' eine stationäre Aufnahmeeinheit 26 mit einer Vielzahl achsparallel nebeneinanderliegender Aufnahmeelemente 27 besitzt. Die Aufnahmenuten 28 der Aufnahmeelemente 27 sind dabei parallel zur Achse 1 ausgerichtet. Der Legekopf 36 mit Legekopfende 37 ist wie durch die Pfeile versinnbildlicht sowohl in als auch quer zur Achse 1 verschieblich gelagert und angetrieben und bewegt sich zum Ablegen eines Substratstrangs 2 über und entlang der Aufnahmenut 26 eines Aufnahmeelements 27. Nach Erreichen des Endes einer Aufnahmeelements 27 wird der Substratstrang 2 mit der Schneidvorrichtung 39 abgeschnitten und der Legekopf 36 quer zum Anfang des nächsten Aufnahmeelements 27 bewegt, wo der Ablegevorgang von neuem beginnt.
Gegenstand von Fig. 11 ist eine Ausführungsform, bei der das Legekopfende 37 in einen Auflegewagen 40 integriert ist und der stationäre oder bewegliche Legekopf 36 und das Legekopfende 37 über eine flexible Substratstrangführung 41 miteinander verbunden sind. Gemäß der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass eine Aufnahmeeinheit 26 mit einer Anzahl an Aufnahmeelementen 27 wie unter Fig. 10 beschrieben stationär angeordnet ist und der Auflegewagen 40 zunächst in Richtung der Achse 1 bewegt wird, um den Substratstrang 2 in eine Aufnahmenut 28 zu legen, und nach Abschluss des Legevorgangs und Ablängen des Substratstrangs 2 mit der Schneidvorrichtung 39 anschließend quer zur Achse 1 umgesetzt wird, um den Substratstrangs 2 in die Aufnahmenut 28 eines benachbarten Aufnahmeelements 27 einzulegen.
Alternativ ist es möglich, dass der Auflegewagen 40 nur in Richtung der Achse 1 verfahrbar ist und der Wechsel zum nächsten Aufnahmeelement 27 durch Querfahren der Aufnahmeeinheit 26 erfolgt.
Fig. 12 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei der der stationäre oder bewegliche Legekopf 36 und das Legekopfende 37 voneinander beabstandet und über eine flexible Substratstrangführung 41 miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird das Legekopfende 37 jedoch von einem - nicht dargestellten - Roboterarm entlang der Aufnahmenuten 28 der Aufnahmeelemente 27 bewegt. Der Roboterarm besitzt zu diesem Zweck mehrere Freiheitsgrade, vorzugsweise sechs Freiheitsgrade, die durch die gekreuzten Pfeile versinnbildlicht sind, und wird von einer elektronischen Steuerungseinheit gesteuert. Das Ansteuern der Aufnahmeeinheiten ist somit frei programmierbar, so dass beliebige Aufnahmeeinheiten in beliebiger Reihenfolge mit einem Substratstrang befüllt werden können.
Gegenstand der Fig. 13 bis 17 sind verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems, bei dem ein Substratstrang 2 in einer Rinne 45 angeordnet ist. Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform ist von einem beliebig langen Substratstrang 2 lediglich ein Längsabschnitt stellvertretend dargestellt. Der Substratstrang 2 setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einer Umhüllung 4 und einem innerhalb der Umhüllung 4 angeordneten Pflanzsubstrat 3. Im Bereich des oberen Scheitels sind in die Umhüllung 4 in regelmäßigen Abständen Öffnungen 9 eingebracht, durch welche jeweils ein Samenkorn in das Pflanzsubstrat 3 eingepflanzt worden ist. Die aus einem Samenkorn hervorgegangenen Pflanzen sind mit 46 bezeichnet, die Längsachse des Substratstrangs 2 trägt das Bezugszeichen 1. Der Substratstang 2 liegt in einer Rinne 45, deren gekrümmter Rinnenboden 47 und gekrümmte Rinnenlängswände 48 ineinander übergehen, so dass sich ein nach oben offener halbrunder Querschnitt der Rinne 45 ergibt. Die Rinne 45 verläuft achsparallel zur Längsachse 1. Die Länge der Rinne 45 ist beliebig, wobei die stirnseitigen Enden jeweils von einem nicht dargestellten Deckel verschlossen sein können. Die Rinne 45 besteht aus einem flüssigkeitsdichten Material, um zur Bewässerung des Pflanzsubstrats 3 Wasser 49 aufnehmen bzw. führen zu können. Vorzugsweise ist die Rinne 45 zu diesem Zweck mit einem nicht weiter dargestellten Wasserzulauf und/oder Wasserablauf ausgestattet.
Die Fig. 14a bis 14c zeigen jeweils im Querschnitt verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems, wobei sich die Querschnitte der Rinne 45 unterscheiden. Allen Ausführungsformen gemeinsam ist eine Rinne 45 mit planem Rinnenboden 47, an dessen beiden Längsrändern jeweils aufrechte, ebenfalls plane Rinnenlängswände 48', 48" abstehen. Entlang des oberen Randes einer ersten Rinnenlängswand 48' ist ein ebenfalls flächig ausgebildetes Halteelement 50 mit seinem entsprechenden Längsrand befestigt. Mit seinem gegenüberliegenden freien Längsrand 51 weist das Halteelement 50 unter Einhaltung eines freien Abstands zur zweiten Rinnenlängswand 48" in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Rinnenlängswand 48". Zudem ist das Halteelement 50 derart geneigt ist, dass der Abstand des freien Längsrandes 51 zum Rinnenboden 47 kleiner ist als der Abstand des gegenüberliegenden, zur Befestigung an der ersten Rinnenlängswand 48' dienenden Längsrandes zum Rinnenboden 47. Das Haltelement 50 bildet auf diese Weise eine Schräge, die zusammen mit der zweiten Rinnenlängswand 48" eine sich in Richtung der Achse 1 erstreckende Aufnahme für einen Substratstrang 2 formt. Dabei wird der Substratstrang vom Halteelement 50 und zweiter Rinnenlängswand 48" in seiner Lage fixiert.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 14a ist der Substratstrang 2 im Abstand zum Rinnenboden 47 gehalten, wobei das sich das im Laufe der Zeit entwickelnde Wurzelwerk der Pflanzen 46 zwischen freiem Längsrand 51 des Halteelements 50 und zweiter Rinnenlängswand 48" zum Boden 47 hin wächst und das dort vorhandene Wasser 49 aufnimmt.
Die Ausführungsform nach Fig. 14b sieht hingegen einen Abstand des freien Randes 51 des Halteelements 50 von der zweiten Rinnenlängswand 48" vor, der in etwa der entsprechenden Abmessung des Substratstranges 2 entspricht. Dadurch kann der Substratstrang 2 auf dem Rinnenboden 47 der Rinne 45 abgelegt werden, während er seitlich von zweiter Rinnenlängswand 48" und freiem Rand 51 des Halteelements 50 gestützt wird. Mit seinem unteren Teil taucht der Substratstrang 2 in das von der Rinne 45 zugeführte Wasser 49 ein. Zusätzlich oder alternativ kann zur Bewässerung ein Bewässerungsschlauch 52 in die Rinne 45 eingelegt werden. Bei Fig. 14b liegt der Bewässerungsschlauch 52 unter Kontakt zum Substratstrang 2 auf dem Halteelement 50, könnte aber auch in dem Zwickel zwischen Substratstrang 2 und zweiter Rinnenlängswand 48" oder auf dem Boden 47 angeordnet sein.
Die Ausführungsform nach Fig. 14c entspricht in weiten Teilen der unter Fig. 14b beschrieben, so dass das dort entsprechend Gesagte gilt. Unterschiede gibt es im Bereich der Lagerung des Substratstanges 2, der zur Einhaltung eines Abstandes zum Rinnenboden 47 auf einem Stützelement 53 aufliegt. Das Stützelement 53 ist im vorliegenden Fall nach Art eines Steges ausgebildet, der sich über die gesamte Länge der Rinne 45 parallel zur Achse 1 erstreckt. Ein Stützelement 53 gebildet von einer Vielzahl in Reihe angeordneter, stehender Zapfen wäre ebenso denkbar. Bei dieser Ausführungsform wird der Substratstrang 2 im lichten Abstand zum Boden 47 vom freien Rand 51 des Halteelements, der zweiten Rinnenlängswand 48" und dem Stützelement 50 in seiner Lage fixiert.
Bei den Rinnen 45 nach den Fig. 14a bis 14c verhindern die Halteelemente 50 zusammen mit dem jeweiligen Substratstrang 2, dass Licht ins Innere einer Rinne 45 fällt. Dadurch wird ein Algenwachstum in einer Rinne 45 weitestgehend unterbunden und in der Folge die Reinigung einer Rinne 45 erleichtert.
Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Rinne 45 entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsformen einen planen Rinnenboden 47 mit aufrechten Rinnenlängswänden 48 besitzt, jedoch ohne zusätzliches Halteelement. Der Abstand der Rinnenlängswände 48 ist so bemessen, dass genau zwei Substratstränge 2 zwischen den Rinnenlängswänden 48 Platz finden, die jeweils die äußere Seite eines Substratstrangs 2 stützen. An den einander zugewandten inneren Seiten stützen sich die Substratstränge 2 gegenseitig. Zur Einhaltung eines Abstandes zum Rinnenboden 47 sind am Rinnenboden 47 wiederum Stützelemente 53 angeordnet, die jeweils in zwei parallelen Reihen einen Substratstrang 2 oberhalb des Wasserspiegels 49 in der Rinne 45 tragen.
Der Abstand der Rinnenlängswände 48 kann auch so bemessen sein, dass mehr oder weniger Substratstränge 2 nebeneinander in der Rinne 45 Platz finden.
Fig. 16 betrifft eine Ausführungsform, bei der die Rinne 45 ebenfalls zur Aufnahme zweier Substratstränge 2 bestimmt ist. Zu diesem Zweck ist der Bereich zwischen Rinnenboden 47 und den beiden Rinnenlängswänden 48 durch eine Trennwand 54 unterteilt. Von den freien Längsrändern der beiden Rinnenlängswänden 48 und der Trennwand 54 stehen jeweils Haltelemente 50 analog der in den Fig. 14a bis 14c beschriebenen ab, wobei deren Neigung jeweils so verläuft, dass jeweils ein äußeres Halteelement 50 mit einem inneren Halteelement 50 eine trichterartige Aufnahme für einen Substratstrang 2 bildet. Die freien Längsränder 51 der Halteelemente 50 einer solchen trichterförmigen Aufnahme halten einen gegenseitigen lichten Abstand ein, so dass ein Längsspalt gebildet wird. Beim Einlegen eines Substratstranges 2 wird dieser aufgrund der gegenläufigen Neigungen der Halteelemente 50 selbsttätig über dem Längsspalt zentriert. Das sich entwickelnde Wurzelwerk der Pflanzen 46 kann auf diese Weise durch den Längsspalt in Richtung Boden 47 wachsen und sich dort mit Wasser 49 versorgen.
Es versteht sich, dass die in Fig. 16 gezeigte Ausführungsform auch mehrere Trennwände 54 aufweisen kann, wodurch sich mehrere Aufnahmen für mehr als zwei Substratstränge 2 ergeben oder keine Trennwand, so dass sich zwischen den Seitenwänden 48 in Kombination mit den Halteelementen 50 nur eine einzelne trichterförmige Aufnahme ergibt. Wie zudem durch Strichelung 55 angedeutet, können die Rinnenlängswände 48 über den Befestigungsrand eines Halteelements 50 geführt sein, um ein unbeabsichtigtes Herunterrollen eines Substratstranges 2 von der Rinne 45 zu verhindern.
Die Ausführungsform nach Fig. 17 zeichnet sich durch eine Rinne 45 mit einem nach oben sich öffnenden V-förmigem Querschnitt aus. Dazu ist der Rinnenboden 47 der Rinne 45 winkelförmig mit zwei Schenkeln ausgebildet, an die sich die Rinnenlängswände 48 anschließen. Auf diese Weise entsteht eine im Querschnitt trichterförmige Aufnahme in der der Substratstrang 2 liegt und dabei zwischen den gegenläufig geneigten Rinnenlängswänden 48 bzw. Schenkeln des Rinnenbodens 47 lagefixiert ist.
Zur Bewässerung der Pflanzen 46 ist die Rinne 45 teilweise mit Wasser 49 gefüllt, in das der Substratstrang 2 eintaucht. Zusätzlich oder alternativ kann zur Bewässerung ein Bewässerungsschlauch 52 in die Rinne 45 eingelegt sein, vorzugsweise in dem Zwickel zwischen Substratstrang 2 und einem oder beiden Rinnenlängswänden 48.
Durch die Anordnung und Verbindung mehrerer im Querschnitt V-förmiger Rinnen 45 nebeneinander entsteht ein erfindungsgemäßes System mit mehreren Substratsträngen 2 nebeneinander.
Die Erfindung ist nicht auf die in den einzelnen Ausführungsformen beschriebenen Merkmalkombinationen beschränkt. Vielmehr liegen im Rahmen der Erfindung auch Kombinationen von Merkmalen unterschiedlicher in den einzelnen Figuren beschriebener Ausführungsformen, soweit sich diese dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung und den Figuren offenbaren.

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Einbringen von Saatkörnern (13) oder jungpflanzen (46) in einen schlauchartigen Substratstrang (2), der von einer Umhüllung (4) umgeben ist, die mit einem Pflanzsubstrat (3) befüllt ist,
- mit einer Fördereinrichtung (5) zum fortlaufend kontinuierlichen oder fortlaufend taktweisen Fördern des Substratstrangs (2) in Richtung seiner Längsachse (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung
- eine Perforiereinrichtung (10) mit einem Perforierwerkzeug (11) besitzt, wobei das Perforierwerkzeug (11) zum Erzeugen von Öffnungen (9) in der Umhüllung (4) queraxial auf den Substratstrang (2) absenkbar ist, und
- eine Ablegeeinrichtung (14) mit einem Ablegewerkzeug (16), wobei das Ablegewerkzeug (16) dafür ausgebildet ist, jeweils einen oder mehrere Saatkörner (13) oder jungpflanzen (46) durch eine von der Perforiereinrichtung (10) geschaffenen Öffnung (9) in das Pflanzsubstrat (3) einzubringen. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Perforierwerkzeug (11) ausgebildet ist, im Bereich der Öffnung (9) eine Vertiefung im Pflanzsubstrat (3) zu erzeugen. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforierwerkzeug (11) zum Erzeugen von Öffnungen (9) in der Umhüllung (4) mindestens eine Schneide besitzt, vorzugsweise eine Schneide und eine Gegenschneide. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforierwerkzeug (11) zum Erzeugen von Öffnungen (9) in der Umhüllung (4) ein Stanzmesser (11") oder eine Schere (11 ) oder aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforierwerkzeug (11) zum Erzeugen von Öffnungen (9) in der Umhüllung (4) eine Säge (11"") besitzt, beispielsweise vorzugsweise mit mindestens einem rotierenden Kreismesser. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforierwerkzeug (11) zum Erzeugen von Öffnungen (9) in der Umhüllung (4) ein Reißwerkzeug (1 T") besitzt, das in Eingriff mit der Umhüllung (4) bringbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforierwerkzeug (11) zum Erzeugen von Öffnungen (9) in der Umhüllung (4) einen auf den Substratstrang (2) absenkbaren Bohrer (1 T) besitzt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablegeeinrichtung (14) eine Vereinzelungs- und Dosiereinheit besitzt, aus der die Saatkörner (13) dem Ablegewerkzeug (16) einzeln zuführbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegewerkzeug (16) queraxial auf den Substratstrang (2) absenkbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegewerkzeug (16) ein Ablegerohr besitzt, das zum Zeitpunkt des Einbringens des Saatkorns (13) über der Öffnung (9) oder in der Öffnung (9) angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel (42, 43, 44) zum Schließen der Öffnung (9) und/oder Vertiefung (12) im Substratstrang (2) besitzt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Andrückelement (18) aufweist, das auf die mit einem Saatkorn (13) bestückte Öffnung (9) bzw. Vertiefung im Substratstrang (2) absenkbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (5) einen Führungskanal und Vorschubmittel zum Fördern des Substratstrangs (2) umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal von in Förderrichtung (6) bewegten Elementen wie zum Beispiel einer Rollenbahn und/oder einem Förderband gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal von einer ortsfesten Fördernut (22) gebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubmittel von angetriebenen Rollen, Walzen, Greifer und dergleichen gebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Synchronisationsmittel umfasst, mit denen der Arbeitstakt der Perforiereinrichtung (10) und der Arbeitstakt der Ablegeeinrichtung (14) und die Fördergeschwindigkeit aufeinander abstimmbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel (17) zum Zuführen von Flüssigkeit oder Feuchte zum Substratstrang (2) besitzt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Trocknen des Substratstrangs (2) besitzt. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung (25) zum Ablängen des Substratstrangs (2) und Vereinzeln der abgelängten Substratstrangabschnitte (2') besitzt, wobei die Einrichtung Aufnahmeelemente (27) für den Substratstrang (2) umfasst und einen Legekopf (36) mit Legekopfende (37), wobei der Substratstrang (2) dem Legekopf (36) zuführbar und über das Legekopfende (37) in die Aufnahmeelemente (27) ablegbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Legekopf (36) ortsfest gegenüber der Vorrichtung angeordnet ist und die Aufnahmeelemente (27) längs und/oder quer zur Substratstranglängsachse (1) verschieblich ausgebildet sind. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Legekopf (36) längs und/oder quer zur Substratstranglängsachse (1) verschieblich ausgebildet ist und die Aufnahmeelemente (27) stationär sind. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Legekopf und das Legekopfende (37) über eine flexible Substratstrangführung (41) verbunden sind und das Legekopfende (37) mittels eines Auflegewagens (40) oder eines Roboterarms längs und/oder quer zur Substratstranglängsachse (1) bewegbar ist. Verfahren zum Einbringen von Saatkörnern (13) oder jungpflanzen in einen schlauchartigen Substratstrang (2), der von einer Umhüllung (4) umgeben ist, die mit einem Pflanzsubstrat (3) befüllt ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellen des schlauchartigen Substratstranges (2) mit Pflanzsubstrats (3) und Umhüllung (4), b) Erzeugen einer Öffnung (9) in der Umhüllung (4) an vorbestimmter Stelle, c) Ablegen mindestens eines Saatkorns (13) oder mindestens einer Jungpflanze in die unter Schritt a) erzeugte Öffnung (9). Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Öffnung (9) eine Vertiefung (12) im Pflanzsubstrat (3) erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Saatkorn (13) oder die mindestens eine Jungpflanze mit dem Ablegen oder nach dem Ablegen gemäß Schritt c) in das Pflanzsubstrat (3) eingedrückt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) und/oder Vertiefung (12) verschlossen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratstrang (2) nach dem Schritt c) bewässert oder getrocknet wird. Substratstrang mit einer Umhüllung (4) und einem innerhalb der Umhüllung (4) befindlichen Pflanzsubstrat (3), wobei in dem Pflanzsubstrat (3) mindestens ein Saatkorn (13) oder mindestens eine Jungpflanze (46) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (4) mindestens eine Öffnung (9) besitzt und sich das mindestens eine Saatkorn (13) oder die mindestens eine Jungpflanze quer zur Längsachse (1) des Substratstrangs (2) hinter der Öffnung (9) im oder auf dem Pflanzsubstrat (3) befindet.
- 22 - System zur Kultivierung von Pflanzen (46) mit mindestens einem Substratstrang (2), der von einer Umhüllung (4) umgeben ist und der Raum innerhalb der Umhüllung (4) mit einem Pflanzsubstrat (3) befüllt ist, in das Saatkörner (13) oder Pflanzen (46) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens eine nach oben offene Rinne (45) umfasst, der zur Bewässerung der Saatkörner (13) oder Pflanzen (46) Wasser (49) zuführbar ist, wobei der mindestens eine Substratstrang (2) in der mindestens einen Rinne (45) angeordnet ist. System nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Substratstrang (2) nach Anspruch 29 ausgebildet ist. System nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rinne (45) einen Rinnenboden (47) und zwei Rinnenlängswände (48, 48', 48") aufweist, wobei der mindestens eine Substratstrang (2) zwischen den Rinnenlängswänden (48, 48', 48") auf dem Rinnenboden (47) aufliegt. System nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rinne (45) einen Rinnenboden (47) und zwei Rinnenlängswände (48, 48', 48") aufweist, wobei am Rinnenboden (47) zwischen den Rinnenlängswänden (48, 48', 48") mindestens ein Stützelement (53) angeordnet ist und der mindestens eine Substratstrang (2) im Abstand zum Rinnenboden (47) auf dem mindestens einen Stützelement (53) aufliegt. System nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Rinnenlängswand (48") ein Halteelement (50) angeordnet ist und der mindestens eine Substratstrang (2) von dem Halteelement (50) getragen oder gestützt ist. System nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Rinnenboden (47) und die Rinnenlängswände (48, 48', 48") im Querschnitt gekrümmt sind zur Bildung eines teilrunden Rinnenquerschnitts. System nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Rinnenboden (47) und die Rinnenlängswände (48, 48', 48") im Querschnitt plan sind zur Bildung eines polygonförmigen Rinnenquerschnitts.
- 23 -
EP21845040.1A 2020-12-24 2021-12-23 Vorrichtung und verfahren zum einbringen von saatkörnern oder jungpflanzen in einen substratstrang, mit einer umhüllung ummantelter substratstrang sowie system zum kultivieren von pflanzen mit einem substratstrang Pending EP4266859A1 (de)

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