单气缸驱动的插拔夹取式穴盘苗移栽手爪

摘要

本发明公开了一种单气缸驱动的插拔夹取式穴盘苗移栽手爪。驱动气缸安装在支架上板下面，气缸杆与螺纹推杆一端固接；苗针安装板与螺纹推杆固定，四个苗针紧固滑动件分别固定在苗针安装板四个侧面；中间压板与针管安装板用弹簧隔开形成滑动副，四个针管紧固转动件的一端分别装在各自中间压板的凹槽内与圆柱销形成滑动副，另一端分别装在针管安装板各自的凹槽内形成转动副，四根退苗针管分别穿过各自的针管紧固转动件后固接，四根取苗针的另一端穿过各自的退苗针管后形成滑动副，针管安装板安装在支架下板上面。本发明在气缸一个推程内完成插入和夹取两个动作，取苗针插入钵苗的深度和角度调节方便，对不同的作物品种和不同的穴盘规格适应性强。

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械，尤其是涉及一种单气缸驱动的插拔夹取式穴盘苗移栽手爪。

背景技术

穴盘育苗技术因其具有发芽率高、苗株整齐、病虫害少、生长周期短、不受季节限制、便于机械化作业等诸多优点，目前已经在市场上普遍应用。穴盘育苗过程中，要对长势不好的钵苗或漏播、未发芽的穴孔进行补苗移栽，钵苗成长到一定阶段还需要进行稀植移栽。传统的手工移栽作业，工人的劳动强度大，且工作效率不高。与之相比，机械化移栽设备不仅可以减轻工人的劳动强度，大大提高作业效率，还可以保证移栽的一致性。

移栽手爪是穴盘苗移栽设备的关键部件之一，必须能实现稳定的取苗和持苗以及有效的钵苗释放，而且要对不同的作物品种及不同的穴盘规格有很强的适应性。加之钵苗娇嫩易损，对移栽手爪的伤苗率也有很高的要求。目前国内的穴盘苗移栽主要还是靠人工来完成，与穴盘育苗技术的普遍应用形成巨大反差。国内穴盘苗移栽技术的不成熟，很大一部分原因就在于末端移栽手爪的设计不合理，伤苗率居高不下、爪取释放不可靠、工作速率低等关键问题一直没有得到整体综合的解决。国外的穴盘苗移栽技术已较为成熟，其采用的移栽手爪从动作形式上来看大体可以分为两种，插拔式和夹取式，工作速率很高，但在稳定性方面都有各自的缺陷。与夹取式移栽手爪相比，插拔式移栽手爪对钵苗释放过程的可靠性有很大提高，但取苗和持苗阶段的稳定性有所不足。如果生硬地将插拔和夹取两个动作结合起来，分阶段实施，会降低工作速率一半以上，已经不能满足大型穴盘育苗厂的需要。综上所述，设计一款高效的移栽手爪对机械移栽技术的推广显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单气缸驱动的插拔夹取式穴盘苗移栽手爪，解决穴盘苗移栽设备的关键技术难题——移栽手爪的设计，该手爪采用单气缸驱动，在气缸的一个推程内完成插入和夹取两个动作，具有较高的工作速率，使取苗、持苗和钵苗释放阶段的可靠性都得到了保障。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括安装支架、三个螺母、苗针安装板、螺纹推杆、螺栓、弹簧、四根退苗针管、针管安装板、四个针管紧固转动件、中间压板、四根取苗针、四个苗针紧固滑动件、驱动气缸、四个圆柱滑块和八个滑动圆柱短销；驱动气缸固定安装在安装支架上板的下面，驱动气缸的气缸杆朝下与安装在正方形的苗针安装板中的螺纹推杆一端固接；苗针安装板通过第一螺母和第二螺母与螺纹推杆固定，正方形的苗针安装板四边中心分别开有凹槽，四根取苗针的一端分别插入各自圆柱滑块中心轴向长槽中，与各自圆柱滑块形成转动副，四个圆柱滑块分别装在各自带导槽的苗针紧固滑动件的圆柱内腔，并形成滑动副，四个圆柱滑块分别对准苗针安装板上的各自凹槽，四个苗针紧固滑动件分别固定在苗针安装板四个侧面；十字形的中间压板平行放置在针管安装板上方，中间用弹簧隔开，通过中心的螺栓和第三螺母相互连接形成滑动副，四个针管紧固转动件的两侧面均开有从上至下向内倾斜的滑槽，四个针管紧固转动件的一端分别装在各自十字形的中间压板的凹槽内，与各自中间压板凹槽两侧的滑动圆柱短销沿倾斜滑槽形成滑动副，四个针管紧固转动件的另一端分别装在针管安装板各自的凹槽内，针管紧固转动件的另一端分别与针管安装板形成转动副，四根退苗针管的一端分别穿过各自的针管紧固转动件后与各自的针管紧固转动件固接，四根取苗针的另一端穿过各自的退苗针管后，与各自退苗针管形成滑动副，针管安装板固定安装在安装支架下板的上面。

本发明具有的有益效果是：

本发明用于穴盘苗移栽系统，该移栽手爪安装在三自由度机械臂上，完成取苗、持苗和释放苗钵的动作。该手爪采用单气缸驱动，在气缸的一个推程内完成插入和夹取两个动作，具有较高的工作速率，使取苗、持苗和钵苗释放阶段的可靠性都得到了保障，取苗针插入钵苗的深度和角度调节方便，对不同的作物品种和不同的穴盘规格具有很强的适应性，而且对钵苗的损伤较小，整体结构紧凑，可并联多爪同时使用，进一步提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是取苗针安装板及其组件的立体结构爆炸示意图。

图3是针管安装板及其组件的立体结构爆炸示意图。

图中：1、安装支架，2、第一螺母，3、苗针安装板，4、螺纹推杆，5、螺栓，6、弹簧，7、四根退苗针管，8、针管安装板，9、四个针管紧固转动件，10、中间压板，11、四根取苗针，12、四个苗针紧固滑动件，13、驱动气缸，14、四个圆柱滑块，15、第二螺母，16、第三螺母，17、八个滑动圆柱短销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明包括安装支架1、三个螺母2，15，16、苗针安装板3、螺纹推杆4、螺栓5、弹簧6、四根退苗针管7、针管安装板8、四个针管紧固转动件9、中间压板10、四根取苗针11、四个苗针紧固滑动件12、驱动气缸13、四个圆柱滑块14和八个滑动圆柱短销17；驱动气缸13固定安装在安装支架1上板的下面，驱动气缸13的气缸杆朝下与安装在正方形的苗针安装板3中的螺纹推杆4一端固接；苗针安装板3通过第一螺母2和第二螺母15与螺纹推杆4固定，正方形的苗针安装板3四边中心分别开有凹槽， 四根取苗针11的一端分别插入各自圆柱滑块14中心轴向长槽中，与各自圆柱滑块14形成转动副，四个圆柱滑块14分别装在各自带导槽的苗针紧固滑动件12的圆柱内腔，并形成滑动副，四个圆柱滑块14分别对准苗针安装板3上的各自凹槽，四个苗针紧固滑动件12分别固定在苗针安装板3四个侧面；十字形的中间压板10平行放置在针管安装板8上方，中间用弹簧6隔开，通过中心的螺栓5和第三螺母16相互连接形成滑动副，四个针管紧固转动件9的两侧面均开有从上至下向内倾斜的滑槽，四个针管紧固转动件9的一端分别装在各自十字形的中间压板10的凹槽内，与各自中间压板10凹槽两侧的滑动圆柱短销17沿倾斜滑槽形成滑动副，四个针管紧固转动件9的另一端分别装在针管安装板8各自的凹槽内，针管紧固转动件9的另一端分别与针管安装板8形成转动副，四根退苗针管7的一端分别穿过各自的针管紧固转动件9后与各自的针管紧固转动件9固接，四根取苗针的另一端穿过各自的退苗针管后，与各自退苗针管形成滑动副，针管安装板8固定安装在安装支架1下板的上面。

本发明的工作过程如下：

如图1、图2、图3所示，安装在三平移自由度机械臂上的单气缸驱动的插拔夹取式穴盘苗移栽手爪，平移到移栽穴盘的苗钵穴孔上方，下降至接近苗钵位置，接通驱动气缸13管路的气源，与气缸杆固接的螺纹推杆4向下推出，苗针安装板3下降，由于取苗针11的初始倾角，取苗针11的上部随圆柱滑块14沿苗针固定滑动件12的导槽向中心聚拢滑动，取苗针11顺着退苗针管7向下移动，插入苗钵基质中。

在取苗针11下插行程结束之前，螺纹推杆4的下部触碰到螺栓5，推动中间压板10一起向下压缩弹簧6，同时中间压板10端部的滑动圆柱短销17沿着针管固定转动件9的滑槽向下滑动，推动退苗针管7上部向外旋转，从而下部向内夹紧苗钵。

移栽手爪向上移动，夹持着钵苗离开移栽穴盘，向目的穴盘移动，当移动到要进行移钵作业的目的穴盘的空穴上方后，移栽手爪向下运动，夹持着要进行移栽作业的钵苗进入目的穴盘空穴中。接通驱动气缸13管路的气源，此时与气缸杆固接的螺纹推杆4向上缩回，不在通过中间压板10压缩弹簧6，中间压板10在弹簧6的作用下向上复位，同时中间压板10端部的滑动圆柱短销17沿着针管固定转动件9的滑槽向上滑动，推动退苗针管7上部向内旋转，从而下部向外松开苗钵。

同时苗针安装板3上升，由于取苗针11的初始倾角，取苗针11的上部随圆柱滑块14沿苗针固定滑动件12的导槽向外扩散滑动，取苗针11顺着退苗针管7向上移动，退苗针管7限制住苗钵随取苗针一起向上运动，取苗针11稳定分离。

通过调节第一螺母2和第二螺母15可以控制取苗针11插入苗钵的深度，通过调节螺栓5和第三螺母16压缩弹簧，可控制退苗针管7的初始倾角，从而控制取苗针11插入苗钵的角度，达到适应不同品种作物和不同规格穴盘的要求。