本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械化移栽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)。

背景技術(shù)：

育苗移栽是蔬菜生產(chǎn)種植環(huán)節(jié)中的極為重要的一環(huán)，相對于蔬菜直接播種種植有諸多的優(yōu)點。采用育苗移栽方式種植蔬菜，可延長作物生長期，提高其復種指數(shù)，緩解積溫不足的矛盾，提高蔬菜產(chǎn)量。采用蔬菜移栽也可在移栽時建立蔬菜對雜草的早期生長優(yōu)勢，有利于抑制雜草的生長，提高田間水肥的利用效率。蔬菜移栽還可以避免蔬菜直播所面臨的發(fā)芽率不高導致的缺苗問題。

目前市場上常見的全自動移栽機取苗機構(gòu)主要有夾取拔出式、從穴盤底孔頂出式、頂出夾取結(jié)合式、氣吸式等形式。最常見的夾取拔出式取苗機構(gòu)要求有良好的取苗、投苗軌跡，因此通常需要多桿機構(gòu)或特殊的齒輪組等復雜的機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；從穴盤底孔頂出的取苗方式受穴盤底孔尺寸限制，取苗頂桿面積較小，易對秧苗基質(zhì)造成破壞，且頂出的秧苗需依靠空氣對秧苗莖葉的阻力完成姿態(tài)調(diào)整，使其豎直落下，常需要較高的投苗高度，也造成了易受風速影響的特點，株距和直立度都難以保證；頂出夾取結(jié)合式取苗機構(gòu)比頂出式取苗機構(gòu)擁有更好的投苗姿態(tài)，但結(jié)構(gòu)更為復雜，價格更高；氣吸式取苗機構(gòu)需大功率風機提供負壓，要求機構(gòu)擁有很好的氣密性和加工精度，未見推廣使用。另外市場上常見的取苗機構(gòu)大多需要搭配橫向移箱機構(gòu)來完成換行，造成高速移栽時，換行慣性力大、震動大，降低零部件使用壽命和可靠性，且直接制約著取苗效率的進一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)。

為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)，包括氣缸、梯形取苗頂頭、柔性避苗布、j形導軌和安裝架；

所述安裝架的前端設有用于安裝氣缸的圓孔ⅰ，后端設有長槽形孔，安裝架的一側(cè)設有折彎法蘭；

所述氣缸包括氣缸缸筒和活塞頂桿，活塞頂桿在氣缸缸筒內(nèi)可在一定行程范圍內(nèi)滑動，氣缸缸筒通過螺栓固定在所述安裝架前端的圓孔ⅰ上，所述活塞頂桿的下端設有一段外螺紋；

所述j形導軌的截面呈英文字母“j”形，j形導軌的上方有一圓孔ⅱ，j形導軌的下部形成鉤槽，所述j形導軌通過上方的圓孔ⅱ連接在安裝架的后端下方；

所述梯形取苗頂頭的上端設有一圓孔ⅲ，下端為一直角梯形金屬框架，梯形取苗頂頭的上端后方連接一矩形長尾；所述梯形取苗頂頭通過上端的圓孔ⅲ安裝在所述活塞頂桿的下端，所述梯形取苗頂頭的矩形長尾放置在所述j形導軌的鉤槽內(nèi)；

所述柔性避苗布安裝在直角梯形金屬框架上。

在上述方案的基礎上，所述安裝架通過長槽形孔與移栽機機架連接。

在上述方案的基礎上，所述氣缸為單作用彈簧復位迷你氣缸，所述氣缸缸筒為圓柱形，氣缸缸筒尾部向上，活塞頂桿向下，氣缸缸筒尾部設有一氣管接口，氣管接口通過導氣管與空氣壓縮機連接，導氣管中安裝有電磁閥，所述電磁閥是具有排氣孔的二位三通閥，所述電磁閥通過一套時序控制系統(tǒng)控制氣缸的動作頻率和順序從而對氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)的動作時機進行控制；氣缸缸筒內(nèi)還設有一復位彈簧，該復位彈簧位于氣缸缸筒與活塞頂桿之間。

在上述方案的基礎上，所述j形導軌的鉤槽寬度可容下梯形取苗頂頭的矩形長尾，鉤槽長度大于所述氣缸的工作行程。

在上述方案的基礎上，所述j形導軌的鉤槽用于限制梯形取苗頂頭的矩形長尾僅可做上下運動而不能旋轉(zhuǎn)和擺動。

在上述方案的基礎上，所述梯形取苗頂頭通過兩個螺栓安裝在所述活塞頂桿的下端。

在上述方案的基礎上，所述直角梯形金屬框架為無斜邊的前窄后寬形框架。

在上述方案的基礎上，所述柔性避苗布的形狀與直角梯形金屬框架的形狀相同，柔性避苗布的大小與直角梯形金屬框架的大小相同，其材質(zhì)可以是彈性布等柔性材質(zhì)。

在上述方案的基礎上，所述柔性避苗布可通過膠粘、縫合等連接方式安裝在梯形取苗頂頭下端的直角梯形金屬框架上。

在上述方案的基礎上，所述氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)需要與正四棱臺形組合式穴盤配合使用。

有益效果：本取苗機構(gòu)體積小，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，與穴孔為上小下大的正四棱臺形組合式穴盤配合使用，可大大提高取苗效率，每個取苗機構(gòu)對應穴盤中的一列秧苗，多個取苗機構(gòu)與氣動時序控制系統(tǒng)配合使用，可省去橫向移箱機構(gòu)，完成快速取苗，取苗速度可達90-270株/min(比傳統(tǒng)的夾取式自動取苗機構(gòu)快2倍以上)，且對秧苗的損傷較小，用在全自動移栽機上可實現(xiàn)高速高效取苗。

附圖說明

本發(fā)明有如下附圖：

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4j形導軌結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5梯形取苗頂頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6正四棱臺形組合式穴盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)工作情況示意圖。

圖8氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)連續(xù)工作原理俯視圖。

圖9柔性避苗布遇到秧苗發(fā)生形變示意圖。

附圖標記：1.氣缸缸筒2.活塞頂桿3.梯形取苗頂頭4.柔性避苗布5.j形導軌6.安裝架7.圓孔ⅰ8.長槽形孔9.折彎法蘭10.氣管接口11.復位彈簧12.圓孔ⅱ13.鉤槽14.圓孔ⅲ15.直角梯形金屬框架16.矩形長尾17.穴盤主體18.底板19.秧苗20.穴孔壁21.穴孔22.秧苗莖稈23.目標秧苗

具體實施方式

以下結(jié)合附圖1-9對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明中所述的氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)，包括氣缸、梯形取苗頂頭3、柔性避苗布4、j形導軌5和安裝架6；

該氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)安裝在移栽機上時，需有空氣壓縮機為其提供壓縮空氣作為氣缸動作的動力源，空氣壓縮機與該取苗機構(gòu)的氣缸通過導氣管連接，并在氣路中安裝電磁閥(該電磁閥是具有排氣孔的二位三通閥)對取苗機構(gòu)的動作時機進行控制。該氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)可根據(jù)穴盤規(guī)格靈活布置取苗機構(gòu)的個數(shù)及相對位置，使每個取苗機構(gòu)對應穴盤的一列秧苗?？刂圃撊∶鐧C構(gòu)動作的電磁閥可用一套時序控制系統(tǒng)控制氣缸的動作頻率和順序，使取苗速率與供苗速率匹配。

所述安裝架6的前端有用于安裝氣缸的圓孔ⅰ7，后端有可與移栽機機架連接的長槽形孔8，安裝架6一側(cè)有折彎法蘭9(如圖2所示)。安裝架6可通過長槽形孔8安裝在移栽機機架上，要求其安裝高度可使氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)在活塞頂桿2未推出時梯形取苗頂頭3距離穴盤上表面有足夠高度，防止穴盤與梯形取苗頂頭3發(fā)生干涉，且當活塞頂桿2推出時可以將目標秧苗23順利從穴孔21中推出，完成取苗。

所述氣缸缸筒1與所述活塞頂桿2均是市面上常見的一種迷你氣缸的一部分，該活塞頂桿2在氣缸缸筒1內(nèi)可在一定行程范圍內(nèi)滑動，氣缸缸筒尾部有一氣管接口10，可通過氣管接口10與導氣管連接，氣缸缸筒內(nèi)還有一復位彈簧11，該復位彈簧11位于氣缸缸筒與活塞頂桿之間(如圖3所示)。氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)所用氣缸為單作用氣缸，氣閥打開活塞頂桿2推出，氣閥關(guān)閉，則活塞頂桿2受到氣缸內(nèi)部復位彈簧11的作用收回，完成復位。氣缸缸筒1可通過螺栓固定在所述安裝架6前端的圓孔ⅰ7上，氣缸缸筒1尾部向上，活塞頂桿2向下，所述活塞頂桿2的下端有一段外螺紋。

所述j形導軌5的截面呈英文字母“j”形，上方有一圓孔ⅱ12，下部形成的鉤槽13寬度可容下梯形取苗頂頭3的矩形長尾16，鉤槽13長度大于所述氣缸的工作行程(如圖4所示)。所述j形導軌5通過上方圓孔ⅱ12連接在安裝架6的后端下方。

所述梯形取苗頂頭3上端有一圓孔ⅲ14，下端為一直角梯形金屬框架15(無斜邊)，梯形取苗頂頭3的上端后方有一矩形長尾16(如圖5所示)。所述梯形取苗頂頭3下端的直角梯形金屬框架15小于與之配套使用的穴盤穴孔21尺寸，直角梯形金屬框架15為前窄后寬形。所述梯形取苗頂頭3通過兩個螺栓安裝在所述活塞頂桿2的下端，所述梯形取苗頂頭3的矩形長尾16放置在所述j形導軌5的鉤槽13內(nèi)。

所述柔性避苗布4呈直角梯形狀，其大小與梯形取苗頂頭3下端的直角梯形金屬框架15大小相同，其材質(zhì)可以是彈性布等柔性材質(zhì)。所述柔性避苗布4可通過膠粘、縫合等連接方式安裝在梯形取苗頂頭3下端的直角梯形金屬框架15上。

該氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)需要與正四棱臺形組合式穴盤配合使用，正四棱臺形組合式穴盤是一種底板可拆分的育苗穴盤，底板18抽離后穴孔21上下通透，且穴孔21呈上小下大的正四棱臺形，如圖6所示。

氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)的工作情況示意圖如圖7所示，

氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)的工作過程如下：

1)采用正四棱臺形組合式穴盤按照常規(guī)育苗方法進行育苗；

2)移栽時將正四棱臺形組合式穴盤的底板18抽離，在秧苗基質(zhì)與穴孔壁20之間的粘結(jié)力作用下，秧苗19仍然留在穴孔21中；

3)穴盤苗被供苗機構(gòu)向前輸送，由于蔬菜種子通常較小，播種時容易發(fā)生彈跳移動等情況，很難保證秧苗都生長在穴孔21正中央位置。生長在穴孔21一側(cè)的秧苗在取苗時會被柔性避苗布4壓彎，但不會被折斷。

具體取苗過程為：穴盤主體17被供苗機構(gòu)送至氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)正下方時，控制氣缸動作的電磁閥打開，壓縮空氣進入氣缸，驅(qū)動活塞頂桿2推出，梯形取苗頂頭3隨之向下運動，并作用于穴盤苗基質(zhì)上表面，將基質(zhì)與秧苗從穴孔21中推出，秧苗19在重力作用下呈豎直姿態(tài)下落至導苗管或其他栽植機構(gòu)中進行栽植。電磁閥在一定通電時間后斷電，氣缸導氣管與氣管接口10接通，在氣缸內(nèi)部復位彈簧11的作用下，活塞頂桿2向上運動將氣缸內(nèi)空氣排出，完成復位。供苗機構(gòu)將下一株穴盤苗輸送至氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)下方，氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)將重復上述取苗動作，實現(xiàn)連續(xù)取苗。取苗機構(gòu)連續(xù)工作的俯視圖如圖8所示(箭頭代表穴盤運動方向)。

柔性避苗布4自動避苗原理介紹：

柔性避苗布4是由具有彈性的材料制成，其形狀與梯形取苗頂頭3下端的直角梯形金屬框架15相同，為一直角梯形，柔性避苗布4覆蓋于梯形取苗頂頭3下端的直角梯形金屬框架15上。取苗時，梯形取苗頂頭3作用于秧苗基質(zhì)上表面，由于作用區(qū)域為一具有一定面積的直角梯形形狀，因此大大減小了梯形取苗頂頭3作用在基質(zhì)表面的壓強，防止梯形取苗頂頭3對基質(zhì)造成損壞。由于梯形取苗頂頭3的直角梯形金屬框架15斜邊無支持，因此生長位置位于穴孔21靠取苗機構(gòu)一側(cè)的秧苗莖桿22接觸到柔性避苗布4時，柔性避苗布4會發(fā)生形變，防止將秧苗莖桿22直接壓彎甚至折斷，如圖9所示(箭頭代表穴盤運動方向)。這就是柔性避苗布4的自動避苗原理。

j形導軌5的導向原理：

由于該氣動柔性下壓式取苗機構(gòu)所用氣缸為圓柱形活塞和氣缸缸筒1，因此活塞頂桿2可自由轉(zhuǎn)動，為防止外力作用使梯形取苗頂頭3發(fā)生旋轉(zhuǎn)，特在該取苗機構(gòu)的后方設置了j形導軌5，梯形取苗頂頭3后部有一矩形長尾16結(jié)構(gòu)，該矩形長尾16在j形導軌5的限制下僅可做上下運動而無法擺動，因此限制了梯形取苗頂頭3的旋轉(zhuǎn)和擺動。

本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。