作物裸苗分苗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及作物分苗裝置，特別是作物裸苗分苗裝置。它包括夾苗器、機械臂、多軸滑臺模組、苗箱、機架、電氣控制系統(tǒng)等部分。機械臂上有帶方孔的方管，夾苗器安裝在方孔中，并且可以相對機械臂上下滑動。機械臂固定在滑臺模組上，機械臂和夾苗器在多軸滑臺模組的帶動下作豎直和水平兩個方向的運動。在夾苗器一側(cè)夾板下端安裝限深板，限深板的作用是在縱向方向保證每次夾苗時只夾一棵秧苗；夾苗器上凸輪軸凸輪基圓的大小在橫向方向保證每次只夾一棵秧苗。苗箱箱底安裝在苗箱箱底升降機構(gòu)上，在苗箱箱底升降機構(gòu)的帶動下苗箱箱底可以上升或下降。
【專利說明】作物裸苗分苗裝置
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作物分苗裝置，特別是作物裸苗分苗裝置。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]作物移栽首先要分苗，即把秧苗一棵一棵地分開。作物秧苗按照育苗方式不同，可分為裸苗和鉢苗。鉢苗是在鉢盤中育出的秩苗，秩苗之間有一定株距，秩苗和秩苗基本不互相干擾，所以缽苗容易實現(xiàn)機械化分苗。國內(nèi)外用于缽苗移栽的移栽機基本上實現(xiàn)了機械化分苗，如日本生產(chǎn)的0P290/2100全自動大蔥移栽機，從分苗到投苗、覆土、鎮(zhèn)壓完全是機械自動作業(yè)。缽苗秧盤裝在該移栽機的裝苗架上，秧盤自動進給，并由專門的推苗機構(gòu)向外推出一排缽苗，然后通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)缽苗順時針旋轉(zhuǎn)，使缽苗放置到喂苗輸送帶上，完成分苗作業(yè)。
[0003]裸苗是在苗圃中育好后起出的秧苗。作物秧苗有莖有葉，形狀十分不規(guī)則，秧苗從苗圃起出后，堆放在一起，基本沒有流動性，要把它們一棵一棵地分開，目前還只有靠人工完成，但人工分苗速度有限，使得移栽機作業(yè)效率低，不能充分發(fā)揮作用。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種作物裸苗分苗裝置，用在移栽機上，將苗箱中的秧苗一棵一棵地分開，代替人工分苗，提高分苗速度，提高移栽機的工作效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]作物裸苗分苗裝置,包括:
[0007]機架，用于安裝各組成部分。
[0008]夾苗器，由左夾板、右夾板、夾板軸、彈簧、凸輪軸、夾苗器殼體、限深板和掛耳組成，用于從苗箱中夾取秧苗。
[0009]所說左夾板、右夾板是夾苗器上用于夾苗的零件，左夾板、右夾板安裝到夾板軸上，可以繞夾板軸擺動；夾苗器殼體上有軸孔，夾板軸安裝在軸孔中。所說限深板用螺栓安裝到右夾板上，作用是控制夾苗器每次只從苗箱中夾取一棵秧苗。根據(jù)本說明書公開的技術(shù)，能將苗箱中的秧苗一棵一棵地分開。所說掛耳有兩個，分別焊接在夾苗器殼體兩側(cè)。
[0010]多軸滑臺模組，由前水平滑臺、后水平滑臺、豎直滑臺、橫梁和傳動軸組成，用于帶動夾苗器運動。為了有高的工作速度，前水平滑臺、后水平滑臺、豎直滑臺均采用同步帶滑臺。
[0011]所說前水平滑臺、后水平滑臺均通過其底部的T型槽用螺栓安裝在機架的相應(yīng)水平梁上；傳動軸在前水平滑臺和后水平滑臺之間傳遞動力，兩個水平滑臺由一臺伺服電機驅(qū)動；橫梁的兩端用螺栓固定在前、后水平滑臺的滑塊上，豎直滑臺通過加強筋連接件固定聯(lián)接在橫梁上，豎直滑臺由另一臺伺服電機驅(qū)動。
[0012] 機械臂，用于把夾苗器連接到多軸滑臺模組上。機械臂的下端是一方管，方管上有方孔，方孔供安裝夾苗器之用。夾苗器殼體的橫截面也是方形的，以便安裝時與方孔配合。[0013]苗箱，由苗箱側(cè)壁和苗箱箱底組成，用于存放秧苗。
[0014]所說苗箱側(cè)壁焊接在機架上，是固定的；苗箱箱底是活動的，可以上升或下降。苗箱箱底升降的目的是為了補償分苗過程中由于秧苗不斷被移走造成的苗箱中表層秧苗位置的降低。
[0015]苗箱箱底升降機構(gòu)，由絲杠升降副、同步帶輪和同步帶組成。用于使苗箱箱底上升或下降。所說苗箱箱底用螺栓安裝到苗箱箱底升降機構(gòu)的絲杠升降副的螺母座上。
[0016]電氣控制系統(tǒng)，包括可編程控制器(PLC)、伺服電機、伺服電機驅(qū)動器、步進電機、步進電機驅(qū)動器、激光對射光電開關(guān)，用于控制多軸滑臺模組的運動、夾苗器的夾緊與打開和苗箱箱底升降。
[0017]本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)作物裸苗機械化分苗，與人工分苗比較，能提高分苗速度，提高工作效率。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是圖1的俯視圖。
[0020]圖3是圖1的左視圖。
[0021]圖4是圖1中夾 苗器的結(jié)構(gòu)示意圖放大圖。
[0022]圖5是凸輪軸凸輪輪廓圖。
[0023]圖6是圖1中機械臂的局部放大圖。
[0024]圖7是圖6的A-A局部剖視圖。
[0025]圖8是夾苗器在方管上的安裝示意圖。
[0026]圖9是機械臂運動位置和運動方向示意圖。
[0027]圖10是夾苗器夾苗時相對方管向上滑動一個距離的示意圖。
[0028]圖中1.加強筋連接件，2.豎直滑臺，3.機械臂，4.方管，5.夾苗器，6.前水平滑臺，7.機架，8.絲杠升降副，9.步進電機一，10.伺服電機一，11.橫梁，12.傳動軸，13.伺服電機二，14.后水平滑臺，15.激光對射光電開關(guān)發(fā)射端，16.苗箱箱底，17.絲杠升降副螺母座，18.同步帶，19.激光對射光電開關(guān)接收端，20.步進電機二，21.軸套，22.左夾板，23.彈簧，24.限深板，25.夾苗器殼體，26.右夾板，27.掛耳，28.夾板軸，29.凸輪軸，30.凸輪基圓，31.方孔，32.機械臂最左上位置，33.機械臂最下位置，34.機械臂最右位置，35.秧苗頸部，36.苗箱。
(五)【具體實施方式】
[0029]如圖1、圖2，所說前水平滑臺(6)、后水平滑臺(14)通過它們底部的T型槽用螺栓安裝在機架(7)的相應(yīng)水平梁上；傳動軸(12)的兩端與前水平滑臺(6)和后水平滑臺(14)的同步帶輪的軸之間用聯(lián)軸器聯(lián)接，在前、后水平滑臺出)、(14)之間傳遞動力；前水平滑臺(6)、后水平滑臺(14)由一個伺服電機二(13)驅(qū)動。前水平滑臺(6)、后水平滑臺(14)帶動機械臂⑶作水平運動。如圖1、圖2、圖3，橫梁(11)的兩端用螺栓固定在前、后水平滑臺出)、(14)的滑塊上，豎直滑臺(2)通過加強筋連接件(I)固定聯(lián)接在橫梁(11)上，豎直滑臺⑵由伺服電機一(10)驅(qū)動。豎直滑臺(2)帶動機械臂(3)作豎直運動。機械臂(3)用螺栓安裝在豎直滑臺(2)的滑塊上。
[0030]所說伺服電機一(10)、伺服電機二(13)，都在可編程控制器(PLC)(省略圖示)控制下運行?？删幊炭刂破?PLC)的型號選用DVP-64EH00T3或相近型號。
[0031]如圖1、圖4，所說夾苗器(5)由左夾板(22)、右夾板(26)、軸套(21)、夾板軸(28)、掛耳(27)、夾苗器殼體(25)、凸輪軸(29)、限深板(24)、彈簧(23)組成。左夾板(22)、右夾板(26)通過焊接在它們上面的軸套(21)安裝在夾板軸(28)上，它們可以繞夾板軸擺動。左夾板(22)、右夾板(26)的作用是夾取秧苗，它們夾取秧苗的部位是它們的下端部。夾苗器殼體(25)上有軸孔，夾板軸(28)安裝在夾苗器殼體(25)上的軸孔中，步進電機二(20)用四個螺釘安裝在夾苗器殼體上方，在本說明書中步進電機二(20)屬于電氣控制系統(tǒng)。凸輪軸(29)用緊定螺釘與步進電機二(20)的軸固定聯(lián)接。凸輪軸上凸輪的輪廓如圖5所示。步進電機二(20)帶動凸輪軸(29)旋轉(zhuǎn)，凸輪軸上的凸輪在彈簧(23)的配合下，驅(qū)動左、右夾板(22)、(26)繞夾板軸(28)擺動，使左、右夾板的下端夾取或者放開秧苗。步進電機二
(20)每次工作時的轉(zhuǎn)動角度為90°，驅(qū)動左、右夾板由打開到關(guān)閉，或由關(guān)閉變?yōu)榇蜷_。圖5所示的凸輪位置對應(yīng)于夾苗器的打開狀態(tài)。
[0032]所說步進電機二(20)也是在可編程控制器(PLC)控制下運行，進電機二(20)每次工作時的轉(zhuǎn)動角度90°，由儲存在可編程控制器(PLC)中的控制程序所確定。
[0033]如圖10，為了將苗箱中的秧苗一棵一棵地分開，夾苗器要在縱向和橫向兩個方向上限制同時進入到左、右夾板下端之間的秧苗只能有一棵。
[0034]如圖10、圖4，所說夾苗器的限深板(24)用于在縱向限制同時進入到夾苗器左、右夾板(22)、(26)之間的秧苗只有一棵。限深板(24)用螺栓安裝在右夾板(26)的下端。為了保證夾苗時只有一棵秧苗能夠進入到兩個夾板之間，根據(jù)作物頸部的直徑不同，限深板的位置可以上下調(diào)節(jié)，作物頸部直徑大，限深板的位置向上調(diào)節(jié)，反之，則向下調(diào)節(jié)。限深板上的螺栓孔是長孔，松開聯(lián)接螺栓可以調(diào)節(jié)限深板的上下位置。在左夾板(22)的下端有孔，夾苗器夾緊秧苗時，限深板(24)可以穿過該孔，以保證兩夾板夾緊秧苗。
[0035]如圖10，為了防止在橫向方向上一棵以上的秧苗同時進入到兩個夾板之間，所說夾苗器左、右夾板下端張開的距離要適當，這個距離以略大于秧苗直徑為宜。如圖4、圖5，左、右夾板(22)、(26)下端張開的距離決定于凸輪軸上凸輪基圓(30)半徑的大小。凸輪軸上凸輪的基圓(30)半徑小，左、右夾板下端張開的距離就大，適用于夾直徑大的秧苗，反之，張開的距離就小，適用于夾直徑小的秧苗。通過更換不同的凸輪軸(凸輪軸上凸輪基圓
(30)的半徑大小不同)可以改變左、右夾板下端張開的距離，以適應(yīng)不同直徑的秧苗。
[0036]如圖1、圖6、圖7，所說機械臂(3)的下端焊接有方管(4)，在本說明書中方管(4)屬于機械臂(3)，方管(4)上有方孔(31)。如圖8所示，夾苗器(5)安裝在方管(4)的方孔中，夾苗器在方孔中能上下自由滑動。為了不使夾苗器從方孔中向下滑落，夾苗器殼體兩側(cè)焊接有掛耳(27)。
[0037]所說夾苗器的數(shù)量根據(jù)作物的移栽株距而定，作物移栽的株距越小，所需夾苗器的數(shù)量越多，反之，所需夾苗器的數(shù)量越少。
[0038]所說夾苗器(5)在方管(4)的方孔(31)中上下自由滑動的目的，是為了適應(yīng)苗箱中表層秧苗的位置。苗箱中表層秧苗的位置不是在同一高度上，而是有高有低。如果所有夾苗器夾苗時都在同一高度上，就會出現(xiàn)有的夾苗器能夾到秧苗，有的則夾不到。因此夾苗器夾苗時的位置高度應(yīng)適應(yīng)苗箱中表層秧苗的位置高度，即夾苗器夾苗時應(yīng)不在同一高度上。這種夾苗器夾苗時不在同一高度上是通過各夾苗器在夾苗時相對于方管(4)向上滑動不同距離實現(xiàn)的。由于在本說明書中方管(4)屬于機械臂(3)，因此在以下的說明書中，把夾苗器相對于方管(4)向上滑動有時也稱作夾苗器相對于機械臂(3)向上滑動。
[0039]如圖1，所說作物裸苗分苗裝置工作時，機械臂(3)和夾苗器(5)在多軸滑臺模組的帶動下作如圖9所示的循環(huán)往復(fù)運動。如圖9，設(shè)所說機械臂(3)的運動初始位置是機械臂最左上位置(32)。如圖1、圖2、圖9、圖10，分苗時，在多軸滑臺模組的帶動下，機械臂
(3)由初始位置開始下降，所有夾苗器(5)隨機械臂一起下降，在下降過程中，首先接觸到秧苗的夾苗器受到秧苗阻礙，相對機械臂(3)向上滑動，不再隨機械臂下降，沒有接觸到秧苗的夾苗器則繼續(xù)下降，直到接觸到秧苗。如圖9所示，機械臂(3) —直下降到設(shè)定的機械臂最下位置(33)后停止，該設(shè)定最下位置保證每個夾苗器都能接觸到秧苗，并且相對于機械臂向上滑動一個距離。如圖10所示，當夾苗器相對于機械臂向上滑動一個距離后，掛耳
(27)離開方管(4)，整個夾苗器連同步進電機二(20)的重量就不再由方管(4)承擔，而是由苗箱中的秧苗承擔，這樣夾苗器的左、右夾板的下端在夾苗器連同步進電機二(20)的重力作用下插入到秧苗和秧苗的頸部(35)之間，也就是說秧苗進入到兩個夾板之間。這樣當夾苗器左、右夾板下端合攏時就能夾到秧苗。因為每個夾苗器對應(yīng)的所要夾取的秧苗的位置高度不同，所以每個夾苗器相對機械臂向上滑動的距離不同，這樣就實現(xiàn)了夾苗器夾苗時不在同一高度上，即實現(xiàn)了夾苗器夾苗時的位置高度適應(yīng)苗箱中表層秧苗的位置高度。如圖4、圖5、圖10所示，機械臂(3)停止下降后，夾苗器上端的步進電機二(20)在可編程控制器(PLC)控制下開始工作，步進電機二(20)旋轉(zhuǎn)90°，帶動凸輪軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)90°，凸輪軸上的凸輪由圖5所示位置轉(zhuǎn)過90°，凸輪推動左、右夾板繞夾板軸擺動，左、右夾板的下端合攏，夾緊秧苗。如圖9，夾苗器夾緊秧苗后，機械臂(3)開始上升，到達機械臂最左上位置(32)后停止。然后，機械臂(3)在多軸滑臺模組的帶動下向右運動，到達設(shè)定的機械臂最右位置(34)后停止。該最右位置是移栽機接受秧苗的機構(gòu)的受苗位置。在以下本說明書中把移栽機接受秧苗的機構(gòu)稱作移栽機受苗機構(gòu)。如圖4、圖5，機械臂(3)到達機械臂最右位置(34)后，夾苗器上端的步進電機二(20)再次工作，電機軸再次旋轉(zhuǎn)90°，凸輪軸上的凸輪又呈圖5所示位置，在彈簧(23)的配合下，左、右夾板反向擺動，夾苗器打開，釋放秧苗。秧苗被釋放后，秧苗在自身重力作用下落入移栽機受苗機構(gòu)，完成一次分苗。如圖9，夾苗器釋放秧苗后，機械臂在多軸滑臺模組的帶動下，由最右位置(34)向左運動，回到機械臂最左上位置(32)，即機械臂的起始位置。至此，一個工作循環(huán)結(jié)束。
[0040]一個工作循環(huán)結(jié)束后，在電氣控制系統(tǒng)控制下，多軸滑臺模組再帶動機械臂(3)向下運動，開始下一個工作循環(huán)。每進行一個工作循環(huán)，分苗裝置就分出棵數(shù)與夾苗器數(shù)量相等的秩苗。
[0041]所說圖9中機械臂最左上位置(32)、機械臂最下位置(33)、機械臂最右位置(34)均是由儲存在可編程 控制器(PLC)中的控制程序所確定。
[0042]如圖10，隨著分苗過程的進行，苗箱中秧苗逐漸減少，表層秧苗的位置不斷降低。由于機械臂向下運動的最低位置是由儲存在可編程控制器(PLC)中的控制程序確定，是一定的，所以夾苗器向下運動的最低位置也是一定的，當表層秧苗位置降低到一定高度后，夾苗器就會夾不到秧苗，因此，苗箱中表層秧苗位置高度的降低需要不斷得到補償，才能保證夾苗器每次夾苗時都能夾到秧苗。如圖3，為了補償苗箱(36)中表層秧苗位置高度降低，苗箱箱底(16)做成可以上下活動的，苗箱箱底安裝在苗箱箱底升降機構(gòu)上。
[0043]如圖1、圖3，所說苗箱箱底升降機構(gòu)由兩個絲杠升降副、同步帶輪和同步帶組成，兩個絲杠升降副(8)用螺栓安裝在苗箱前后兩側(cè)，苗箱箱底(16)前后兩端用螺栓固定在絲杠升降副(8)的螺母座(17)上。絲杠升降副下端安裝同步帶輪，前后同步帶輪通過同步帶
(18)聯(lián)接。苗箱箱底升降機構(gòu)由安裝在同步帶輪下方的步進電機一(9)驅(qū)動。
[0044]如圖3，為了檢測苗箱(36)中表層秧苗的位置高度，在苗箱的一側(cè)側(cè)壁上安裝激光對射光電開關(guān)發(fā)射端(15),在其對面?zhèn)缺谏习惭b激光對射光電開關(guān)接收端(19),在以下的本說明書中把激光對射光電開關(guān)發(fā)射端(15)和激光對射光電開關(guān)接收端(19) 一起僅稱作激光對射光電開關(guān)。激光對射光電開關(guān)的型號選用G12A-M1001/2或相近型號。當表層秧苗位置高度低于激光對射光電開關(guān)的檢測位置時，激光對射光電開關(guān)產(chǎn)生信號，信號傳給可編程控制器(PLC)，再由可編程控制器(PLC)發(fā)出信號控制步進電機一(9)轉(zhuǎn)動，步進電機一(9)帶動苗箱箱底升降機構(gòu)運動，將苗箱箱底(16)抬升一定距離，補償因苗箱中秧苗減少所造成的表層秧苗位 置高度的降低。
【權(quán)利要求】
1.一種作物裸苗分苗裝置，包括夾苗器、機械臂、多軸滑臺模組、電氣控制系統(tǒng)、苗箱、機架等部分。其特征在于多軸滑臺模組安裝在機架上，夾苗器安裝在機械臂上，機械臂固定在滑臺模組上；機械臂在多軸滑臺模組的帶動下作豎直和水平兩個方向的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述作物裸苗分苗裝置，其特征在于機械臂上有用于安裝夾苗器的方管，方管上有方孔，夾苗器放置在方孔中，夾苗器在方孔中能夠自由上下滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物裸苗分苗裝置，其特征在于夾苗器由左夾板、右夾板、夾板軸、彈簧、凸輪軸、殼體、限深板組成；左右夾板安裝在夾板軸上，可以繞夾板軸擺動，夾板軸安裝在殼體上，夾苗器上方安裝步進電機；凸輪軸與步進電機軸固定聯(lián)接，步進電機帶動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，凸輪軸上的凸輪在彈簧的配合下，驅(qū)動左右夾板繞夾板軸擺動，使左右夾板的下端夾取或者放開秧苗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的夾苗器，其特征在于限深板安裝在一側(cè)夾板下端，限深板上下位置可以調(diào)節(jié)，從而保證夾苗器每次只夾取一棵秧苗；在另一側(cè)夾板的下端有孔，夾苗器夾緊秧苗時，限深板可以穿過該孔，以保證兩夾板夾緊秧苗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動分苗裝置，其特征在于苗箱箱底安裝在苗箱箱底升降機構(gòu)上，在苗箱箱底升降機構(gòu)的帶動下苗箱箱底可以上升或下降；在苗箱的一側(cè)側(cè)壁上安裝激光對射光電開關(guān)發(fā)射端，在其對面的側(cè)壁上安裝激光對射光電開關(guān)接收端，激光對射光電開關(guān)的作用是檢測苗箱中秧苗表層高度；當苗箱中表層秧苗位置高度低于激光對射光電開關(guān)的檢測位置時，激光對射光電開關(guān)產(chǎn)生信號，使驅(qū)動苗箱箱底升降機構(gòu)的步進電機轉(zhuǎn)動，苗箱箱底升降機構(gòu) 再帶動苗箱箱底上升一個高度。
【文檔編號】A01C11/02GK103999613SQ201410195060
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】楊啟勇, 張榮亭, 耿愛軍, 李天華, 李汝莘, 馮磊, 李振, 王明廷, 王瑾, 于琳浩 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學