一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置的制作方法

本发明属于蔬菜苗移栽作业装置领域，涉及一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置。

背景技术：

移栽是蔬菜培育和生产的重要环节之一，通过移栽可以提高蔬菜幼苗的成活率保证产量、降低成本。目前适用于我国移栽作业情况的小型蔬菜移栽机在喂苗环节大部分仍采用人工作业方式即人工将穴盘苗从密植的穴盘中抓取并喂入到进行移栽步骤的投苗杯中，传统人工作业效率低、强度大、制约农业机械化发展。

因此，研制出一种自动喂苗装置配套转杯式移栽机使用从而代替人工作业，提高移栽作业自动化水平已成为我国农业发展急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是：提供一种可以代替人工进行喂苗作业的装置，该装置能够将菜苗从穴盘中取出并喂入到转杯式蔬菜移栽机的投苗杯中辅助完成移栽作业。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置，包括连接机架、水平传动部件、竖直传动部件、喂苗臂、喂苗部件、龙门架以及plc控制箱；

所述连接机架包括铝型材框架、穴盘固定架，所述铝型材框架底面与移栽机作业平台固定，所述穴盘固定架固定在所述铝型材框架顶面；

所述水平传动部件上设有同步带直线模组，所述同步带直线模组的两侧固定在连接机架上；

所述竖直传动部件包括喂苗臂固定架、l型支撑座及滚珠丝杠直线模组，滚珠丝杠直线模组分为左侧滚珠丝杠直线模组和右侧滚珠丝杠直线模组，所述滚珠丝杠直线模组两侧使用连接件固定；所述竖直传动部件中的滚珠丝杠直线模组底端固定在水平传动部件中的同步带直线模组的滑块上；

所述喂苗臂包括轴箱、微型滑轨及铝型材，喂苗臂的左端通过铝型材与竖直传动部件上的喂苗臂固定架固定，右端通过轴箱与竖直传动部件中的l型支撑座固定；轴箱设有两个，其上下两端分别固定在所述铝型材的左右两端；

所述喂苗部件包括若干喂苗爪、电缸及若干固定板；所述喂苗部件中的电缸固定在龙门铝型材上，所述固定板固定在喂苗臂中的微型滑轨上；

所述龙门架包括龙门铝型材、电缸支座；

所述plc控制箱固定在连接机架的右侧。

优选地，所述喂苗臂固定架固定在竖直传动部件左侧滚珠丝杠直线模组的滑台上，喂苗臂固定架的前端与铝型材连接固定，所述l型支撑座固定在竖直传动部件右侧滚珠丝杠直线模组的滑台上，l型支撑座的前端固定在喂苗臂中的轴箱上。

优选地，所述喂苗臂还包括：电机座、直流电机，所述直流电机固定在电机座上，电机座固定在所述轴箱上。

优选地，所述喂苗臂还包括：传动轴、同步带带轮、同步齿形带、轴承，所述传动轴、同步带带轮、轴承均放置在轴箱中，所述轴承放置在所述轴箱上下两端的轴承孔中，所述传动轴上下两端通过间隙配合的方式固定在所述轴承的内孔中，所述同步带带轮通过紧定螺钉固定在所述传动轴上，所述同步齿形带啮合在两端的同步带带轮中。

优选地，所述喂苗臂还包括：穴盘压版，通过螺栓固定在龙门微型滑轨上。

优选地，所述电缸固定在所述龙门架中的电缸支座上，每个喂苗爪通过其后的固定板上的螺纹孔以螺栓连接的方式固定在所述喂苗臂中的微型滑轨上；

优选地，所述喂苗部件还包括：工字座、喂苗爪伸缩杆、龙门微型滑轨、喂苗爪底座、爪针、爪针座、直线轴承，所述龙门微型滑轨通过龙门铝型材固定在所述电缸底端，所述喂苗爪伸缩杆通过其顶端的螺孔结构采用螺栓与所述龙门微型滑轨上的微型滑块连接，所述工字座通过内部螺纹孔固定在所述喂苗爪伸缩杆的底端，所述爪针插入所述爪针座的底端孔中并用紧定螺钉固定，所述爪针座顶端通过销轴固定在所述喂苗爪底座的底端，所述直线轴承插入所述喂苗爪底座顶端的轴承孔中并在直线轴承的上下两端采用卡簧限位，所述喂苗爪伸缩杆插入所述直线轴承内孔中。

优选地，所述喂苗部件还包括：精密滚子链，所述滚子链两端利用销轴固定在若干固定板间。

优选地，所述龙门铝材架包括一个横梁与两个竖梁，两个竖梁龙分别固定在竖直传动部件中的滚珠丝杠直线模组的滑块上；所述电缸支座通过螺栓固定在铝型材中的横梁上。

优选地，所述plc控制箱包括输入控制器，传动部件控制器，喂苗爪控制器，所述输入控制器包括装置启停及复位开关、前进定位传感器、上升定位传感器、喂苗爪左右分合限位传感器及投苗杯旋转计数传感器；所述传动部件控制器包括伺服电机驱动器和相对应的喂苗臂水平传动闭环伺服电机、步进电机驱动器及喂苗臂竖直传动步进电机；所述喂苗爪控制器由分合控制继电器及喂苗爪水平分合直流电机、伸缩控制继电器及喂苗爪竖直开合电缸组成。

本发明提供的转杯式蔬菜移栽机自动喂苗装置可以代替人工进行喂苗作业，节约成本，提高效率，从而显著提高了移栽机的自动化水平。转杯式移栽机的作业对象为生菜穴盘苗，穴盘苗生长到一定阶段后叶片会覆盖整个穴盘，本喂苗装置中的喂苗爪在抓取苗坨前可将遮挡的叶片推开，在保证抓取成功率的同时保护叶片完整。移栽机本身重量较轻，所以在自动喂苗装置加工材料上要选择既轻便又耐用的材料，且自动喂苗装置结构简单，便于拆卸安装。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置的整体结构侧视图；

图3为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置的连接机架结构示意图；

图4为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置中喂苗臂及喂苗部件的结构示意图；

图5为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置中轴箱的内部结构示意图；

图6为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置中喂苗爪的结构示意图；

图7为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置中滚子链的结构示意图；

图8为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置中plc控制系统的结构示意图；

图9为本发明一种基于转杯式蔬菜移栽机的自动喂苗装置的工作流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1-8所示，本实施例提供一种能够将生菜苗从128穴长540mm*宽280mm*高43mm的穴盘中取出并喂入到转杯式蔬菜移栽机的投苗杯中辅助完成移栽作业的装置，包括连接机架1、水平传动部件2、竖直传动部件、喂苗臂4、喂苗部件5、龙门架6以及plc控制箱7；

所述连接机架1包括铝型材框架11、穴盘固定架12，所述铝型材框架11底面与移栽机作业平台固定，所述穴盘固定架12固定在所述铝型材框架11顶面；

水平传动部件2上设有同步带直线模组，同步带直线模组两侧使用直角角铝通过螺栓固定在连接机架1上限制位置；

竖直传动部件包括喂苗臂固定架31、l型支撑座32及滚珠丝杠直线模组3，滚珠丝杠直线模组3分为左侧滚珠丝杠直线模组和右侧滚珠丝杠直线模组，竖直传动部件3中的滚珠丝杠直线模组底端使用螺栓固定在同步带直线模组的滑块上，滚珠丝杠直线模组两侧使用连接件固定保证模组稳定；

喂苗臂4包括轴箱43、微型滑轨47及铝型材410，喂苗臂4的左端通过铝型材410与竖直传动部件上的喂苗臂固定架31通过螺栓固定，右端通过轴箱43与竖直传动部件中的l型支撑座32通过螺栓固定；轴箱43设有两个，其上下两端分别固定在铝型材410的左右两端；

喂苗部件5包括多个喂苗爪51、电缸52及若干固定板59；喂苗部件5中的电缸52通过螺栓固定在龙门铝型材61上，固定板59以螺栓连接的方式固定在喂苗臂4中的微型滑轨47上；

龙门架6包括龙门铝型材61、电缸支座62；

plc控制箱7采用螺栓连接固定在连接机架1的右侧。

喂苗臂固定架31固定在竖直传动部件左侧滚珠丝杠直线模组的滑台上，喂苗臂固定架31的前端与铝型材410连接固定，l型支撑座32固定在竖直传动部件右侧滚珠丝杠直线模组的滑台上，l型支撑座32的前端固定在喂苗臂4中的轴箱43上。

喂苗臂4还包括：电机座41、直流电机42，直流电机42通过螺栓固定在电机座41上，电机座41通过底座上的螺孔使用螺栓固定在轴箱43上。

喂苗臂4还包括：传动轴44，同步带带轮45，同步齿形带46，轴承48，传动轴44，带轮45，轴承48均放置在轴箱43中，轴承48通过过盈配合放置在轴箱43上下两端的轴承孔中，传动轴44上下两端通过间隙配合的方式固定在轴承48的内孔中，同步带带轮45通过紧定螺钉固定在传动轴44上，同步齿形带46啮合在两端同步带带轮45中。

其中传动轴44上固定带轮45带动同步齿形带46转动，两侧轴承48保证传动轴44转动顺滑。

喂苗臂4还包括：穴盘压板411，通过螺栓固定在龙门微型滑轨55顶端。

电缸52通过螺栓连接固定在龙门架6中的电缸支座62上，喂苗爪51通过其后的固定板59上的螺纹孔以螺栓连接的方式固定在喂苗臂4上的微型滑轨47上。喂苗爪51固定在滑块上在同步齿形带46的驱动下在微型滑轨47上滑动；

喂苗部件5还包括：工字座53，喂苗爪伸缩杆54，龙门微型滑轨55，喂苗爪底座56，爪针57，爪针座58，直线轴承510，微型滑轨55通过铝型材固定在电缸52底端，喂苗爪伸缩杆54通过顶端螺孔使用螺栓与的微型滑轨55上的微型滑块连接，工字座通过内部螺纹孔固定在喂苗爪伸缩杆54底端，爪针57插入爪针座58底端孔中并用紧定螺钉固定，爪针座58顶端通过销轴固定在喂苗爪底座56底端，直线轴承510插入喂苗爪底座56顶端的轴承孔中并在上下两端用卡簧限位，喂苗爪伸缩杆54插入直线轴承510内孔中以保证升降流畅。

喂苗部件5还包括：精密滚子链49，滚子链49两端利用销轴固定在不同的固定板59中以保证二者距离固定。

龙门铝材架61包括一个横梁与两个竖梁，两个竖梁通过角码固定在喂苗臂4中的铝型材410上；电缸支座62通过螺栓固定在龙门铝材架61中的横梁上。

本实施例使用电缸为动力部件，电瓶为动力源，使用时不受环境制约，拆卸运输方便；二是喂苗爪结构简单，方便拆卸调整，且结构稳定；三是能够通过试验调整喂苗爪爪针之间的距离找出抓苗成功率最高的距离，提高工作效率；四是在爪针抓苗前可以推开遮挡苗坨的叶片，防止在抓苗工程中损伤叶片。

喂苗装置中控制多个苗爪开合主要是由微型导轨上的微型滑块以及精密滚子链之间配合完成。在喂苗臂水平方向上由直流电机驱动传动轴带动同步带轮控制同步齿形带转动，最左侧喂苗爪后方的同步带压板保证该喂苗爪与同步齿形带运动，微型滑块可以保证各喂苗爪运行流畅，相邻两个喂苗爪之间通过精密滚子链相连以保证各喂苗爪间距离相同，在铝型材两侧安装限位开关以控制喂苗爪左右移动的停止位置，保证喂苗爪分别对应各自的穴盘孔以及投苗杯。

其工作原理是：

在自动喂苗装置启动前，现将培育好的穴盘苗放入穴盘固定架12中并固定；而后启动复位键，复位过程中水平传动部件前进至喂苗爪到达投苗杯正方为止，竖直传动部件上升，同步齿形带46带动喂苗爪51合并至喂苗臂右侧，电缸杆伸出使喂苗爪51张开；而后摁动启动按钮，喂苗装置开始工作，水平传动部件2后退至喂苗爪51到达穴盘第一排孔位顶端，竖直传动部件下降至喂苗爪距离穴盘10mm处，；而后电缸杆收回带动喂苗爪合拢的过程中竖直传动部件缓慢下降，控制喂苗爪抓取苗坨，在此过程中穴盘压板411压紧穴盘，防止在喂苗爪抓取苗坨过程中穴盘脱离穴盘固定架12；而后竖直传动部件带动喂苗臂4上升，控制喂苗爪抓取苗坨脱离穴盘，水平传动部件2前进至喂苗爪到达投苗杯正上方，在此过程中同步齿形带带动多个喂苗爪分散至对应各自投苗杯；最后电缸杆推出带动工字座下降推动苗坨脱离喂苗爪落入对应投苗杯中；随后自动喂苗装置重复循环抓取穴盘第二排穴盘苗。

plc控制箱7包括输入控制器71，传动部件控制器72，喂苗爪控制器73，输入控制器71包括装置启停及复位开关、前进定位传感器、上升定位传感器、喂苗爪左右分合限位传感器及投苗杯旋转计数传感器；传动部件控制器72由伺服电机驱动器和相对应的喂苗臂水平传动闭环伺服电机、步进电机驱动器及喂苗臂竖直传动步进电机组成；喂苗爪控制器73由分合控制继电器及喂苗爪水平分合直流电机和伸缩控制继电器及喂苗爪竖直开合电缸组成。

输入控制器71中的启停及复位开关用以控制装置的启动、停止以及启动前的复位动作；前进定位传感器用以控制喂苗臂前进停止位置既喂苗爪到达投苗杯正上方；上升定位传感器用以控制喂苗臂提升停止位置既喂苗爪抓取苗坨脱离穴盘；喂苗爪左右分合限位传感器用以控制喂苗爪在喂苗臂上左右运动的停止位置既喂苗爪分合与合拢停止位置；投苗杯旋转计数传感器用于记录投苗杯旋转通过个数，当通过个数达到程序要求个数后喂苗爪将苗坨喂入投苗杯中。

传动部件控制器72中的伺服电机驱动器控制闭环步进电机驱动水平传动部件带动喂苗臂完成水平方向上的位移；传动部件控制器72中的步进电机驱动器控制步进电机带动竖直传动部件带动喂苗臂完成竖直方向上的位移。

传动部件控制器73中的伸缩控制继电器控制电缸伸缩以实现带动喂苗爪抓取及喂入苗坨；传动部件控制器73中的分合控制继电器控制喂苗臂上直流电机带动喂苗爪在喂苗臂上移动。

转杯式蔬菜移栽机自动喂苗装置利用连接机架1固定在移栽机工作平台上，传动部件控制器72中驱动器分别控制电机带动水平传动部件2控制喂苗装置的前进与后退以及竖直传动部件3控制喂苗装置的上升与下降，喂苗爪控制器73中继电器分别控制直流电机控制喂苗臂4上喂苗爪51的分散与合拢以及电缸52控制喂苗爪51的开合，喂苗臂4与喂苗部件5均固定在铝型材搭建的龙门架6上，保证整个结构的稳定性，控制箱7放置在连接机架1右侧，用以控制整机运行。

如图8所示，工作过程为：在自动喂苗装置工作前，先将培育好的穴盘苗放置在穴盘托架上并固定，之后启动输入控制器71中的复位开关，传动部件控制器72中的伺服电机驱动器驱动电机带动水平传动部件2前进至输入控制器71中前进定位传感器处、步进电机驱动器驱动步进电机带动竖直传动部件3上升至上升定位传感器处，喂苗爪控制器73中的继电器驱动喂苗臂4上的直流电机控制喂苗爪51合并到右侧左右分合限位开关处，而后继电器驱动电缸52收回控制喂苗爪51张开，复位结束。

自动喂苗装置启动，步进电机驱动竖直传动部件3下降至喂苗爪51距离穴盘顶端10mm出，伺服电机驱动水平传动部件2后退至喂苗爪51到达穴盘第一排穴孔正上方，在此过程中喂苗爪51上的喂苗爪底座56将遮挡苗坨的叶片推开；而后电缸52伸出，带动连接喂苗爪伸缩杆54的微型滑轨55下降，固定在喂苗爪伸缩杆54底端的工字座53伸出，插入喂苗爪底座56两侧孔中的爪针57随之伸出，爪针57顶端插入爪针座58中并通过销轴固定在工字座53上，控制爪针57深入苗坨中并抓紧苗坨；而后竖直传动部件3带动整体上升至上升定位传感器处，使苗坨脱离穴盘，随后水平传动部件2前进至前进定位传感器处即喂苗爪51到达投苗杯正上方，在此过程中，喂苗臂4左侧固定在电机座41上的直流电机42工作，带动轴箱43中的传动轴44转动，驱动同步带带轮45转动，控制同步齿形带46带动喂苗爪51分离至左右分合限位开关处，喂苗爪51通过固定板58与喂苗臂4上的微型滑轨47相连，镶嵌在轴箱43两端的轴承48可以保证传动轴44转动流畅，通过销轴固定的精密滚子链49保证喂苗爪51间的中心距与投苗杯中心距相同，在展开后每个喂苗爪51都能对应各自投苗杯；在喂苗装置抓苗过程中，投苗杯旋转计数传感器对投苗杯转过个数进行记录，当计数达到控制程序要求个数时电缸52收回，控制爪针57张开，同时喂苗爪底座56将穴苗坨推入到对应的投苗杯中，完成一次作业。

一次作业完成后水平传动部件2后退与前进距离增加一个穴孔的长度，重复操作进行第二次作业，在重复十六次完成一个穴盘的作业后，程序控制装置重新进行下一盘喂苗作业。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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