本發明屬于農業自動化設施中的移栽機分苗領域，具體涉及一種基于齒輪齒條傳動的分苗裝置。

背景技術：

目前機械化移栽已經得到了較大的發展，移栽機種類繁多，功能多樣。但是一般都是通用型移栽機。由于各種蔬菜秧苗的尺寸及物理特性存在一定的差異，對栽植要求如行距、株距、同一壟栽植行數也不盡相同，將通用型移栽機大規模應用于我國各種類型的蔬菜田具有一定難度。穴盤苗從最開始的育苗到移栽，中間有許多重復性的勞動，手工連續作業容易對人產生疲勞，容易出現漏苗和其他問題。穴盤的移栽能否實現自動高速顯得尤為關鍵。

多行移栽機，比如富來威公司研發的一種半自動油菜苗移栽機。這種分苗裝置由小型的拖拉機提供動力，拖拉機與移栽機之間采用三點懸掛的方法進行聯接，前端有開溝器，使用鏈條鉗夾式栽植器，4個人乘坐在上面投苗，能夠進行4行移栽，由人工將油菜苗投入到鉗夾上方苗盒中，隨著鉗夾的運動油菜苗被夾持到圓盤上做圓周運動，轉到最低點時送到已經開好的苗溝中，鉗夾打開，秧苗落入溝中，隨后被鎮壓輪覆土壓密。

而單行移栽機國內普遍采用圓形轉盤式，栽植的苗杯一般直徑比秧苗略大，以保證下落順暢。其工作原理如是利用槽輪機構或者不完全齒輪傳遞間歇運動，苗杯在圓盤內轉動，為使秧苗在苗杯中轉動不至一夾苗根,直接讓秧苗底部與轉盤相互摩擦運動容易夾苗根，在苗杯底部設計有活門機構，使活門在行至落苗缺口處自然打開，落苗完成后能夠順利關閉。

國內外更多的是采用多環形輸送鏈式分苗機構，比如井關的兩行半自動蔬菜移栽機，單人乘坐式，帶環形托杯，一個人可以完成2行的栽植器栽植任務。環形托杯在輸送鏈的作用下轉動，到達栽植器上方時，通過特殊的觸發裝置，可實現奇偶數錯開落苗，栽植的苗杯一般直徑比缽苗略大，以保證下落順暢。其轉動所需要的動力較單行移栽機固定轉盤式較大，并且這種形式所需苗杯較多，重量過重。

如果設計不盡合理、受力及運動仿真不準確，容易造成分苗機構鏈輪峰值受力過大，動力不足，或者造成動力的分配不均。因此設計一種全新的，簡易的分苗機構具有十分重要的意義。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題提供一種基于齒輪齒條傳動的分苗裝置，該裝置不僅能夠實現在指定位置準確配苗，而且還能實現將苗分兩行從托杯下口落苗的分苗動作。

本發明的技術方案是：一種基于齒輪齒條傳動的分苗裝置，包括一種基于齒輪齒條傳動的分苗裝置，其特征在于，包括機架、動力裝置、直線傳動裝置、若干托杯、氣缸推送裝置和控制系統；

所述機架1上安裝有傳感器9和傳感器支架12；所述傳感器支架12的一端分別通過傳感器安裝孔11安裝在所述機架1上；所述傳感器9安裝在傳感器支架12的另一端；

所述動力裝置包括電機連接板、齒輪、軸套和電機；所述電機固定在電機連接板的上端，所述軸套套在電機的轉動軸上、且與電機固定連接，齒輪下端頂著軸套、且與電機的轉動軸固定連接；

所述直線傳動裝置包括托杯移動架、托杯安裝孔、滑塊連接板、滑塊、托杯連接板和直線導軌；所述直線導軌通過直線導軌安裝孔固定在機架上；所述滑塊可滑動的安裝在直線導軌內；所述滑塊連接板通過螺釘安裝在滑塊上；所述托杯連接板上設有通孔、且位于滑塊連接板與托杯移動架之間，滑塊連接板與托杯移動架通過螺釘連接；電機連接板的下端與滑塊連接板下端通過螺釘連接；所述托杯移動架上設有若干托杯安裝孔，所述杯托通過螺釘安裝在托杯移動架上；齒條通過齒條安裝孔固定在機架上、且和齒輪嚙合；

所述氣缸推送裝置安裝在機架上、且位于杯托的后面，氣缸推送裝置驅動杯托下部打開，回退將杯托下部關閉；

所述控制系統包括PLC中央控制單元、數據采集單元和裝置執行單元；所述數據采集單元包括傳感器；所述PLC中央控制單元包括電機控制模塊和氣缸控制模塊；所述裝置執行單元包括一個電機與氣缸；所述PLC中央控制單元分別與所述數據采集單元和所述裝置執行單元相連；所述光電傳感器用于感應電機是否到達設定位置，然后將感應信號傳動到PLC中央控制單元，電機控制模塊根據信號控制電機停止或前進，氣缸控制模塊根據信號控制氣缸打開或閉合托杯的下端。

上述方案中，所述氣缸推送裝置有兩個，分別包括氣缸、氣缸附件、氣缸聯接器、螺桿和推動塊；

所述氣缸分別通過氣缸安裝孔安裝在機架的兩端；所述氣缸附件的一端通過螺紋繞在氣缸的推桿上，螺桿將氣缸附件的另一端與氣缸聯接器連在一起，氣缸聯接器通過螺釘與推動塊的背面連接；所述推動塊的正面為曲面。

進一步的，所述傳感器和傳感器支架的數量分別為兩個，兩個所述傳感器分別通過傳感器支架安裝在機架的兩端。

上述方案中，所述托杯包括托杯主體、螺桿、關節軸承、軸承座、短螺桿、軸承、彈簧、第一合頁和第二合頁；

所述托杯主體的上端與托杯移動架通過螺釘相連，托杯主體的下端兩側分別與第一合頁和第二合頁上部的合頁支架轉動連接；所述第一合頁和第二合頁的下部為倒三角形；

所述關節軸承有兩個分別安裝在兩個合頁支架的同一端、且上下錯位；所述螺桿的兩端分別與關節軸承通過螺紋連接；

所述彈簧的兩端分別與兩個合頁支架的另一端固定連接；

所述軸承座安裝在第一合頁的合頁支架一側上，所述軸承與軸承座中間通過短螺桿連接，軸承繞短螺桿轉動；所述推動塊的曲面可與軸承接觸。

進一步的，所述托杯還包括軸套連接板、長螺桿和軸套；

所述軸套連接板為直角板、且兩面直板上均設有通孔，軸套連接板的數量為四個分別安裝在托杯主體下端與合頁支架連接的四個角的位置，軸套連接板的一側直板與托杯主體下端連接；另一側與合頁支架連接；

所述軸套位于兩個軸套連接板之間，長螺桿將軸套與兩個軸套連接板連接，所述第一合頁和第二合頁可繞著長螺桿轉動。

上述方案中，還包括兩個傳感器和兩個傳感器支架；

所述傳感器支架的一端分別通過傳感器安裝孔安裝在所述機架上；所述傳感器安裝在傳感器支架的另一端。

上述方案中，所述托杯移動架中間還有兩個橢圓形的移動架槽孔。

上述方案中，所述電機連接板和滑塊連接板的兩側還分別設有傳動裝置安裝架；

所述傳動裝置安裝架為直角板、且上直板通過螺釘與滑塊連接板的一側連接，下直板通過螺釘與電機連接板連接。

上述方案中，所述機架上還設有滑塊移動槽；所述滑塊的下端可在滑塊移動槽內左右移動。

上述方案中，所述杯托的數量為六個。

進一步的，兩個所述氣缸推送裝置之間隔著三個杯托的距離；兩個所述傳感器的距離為三個杯托之間的距離再減去動力裝置的橫向距離。

本發明的有益效果是：

1.傳統分苗裝置，比如旋轉托杯式分苗裝置需要相當多的托杯進行旋轉投苗，本裝置創新性的采用左右反復移動式投苗方法，大大減少了不必要的托杯數，簡化了結構，減輕了負載，減小設備動力需求。

2.本分苗裝置相當多的地方采用PLC程序控制，能夠實現定位投苗，定時投苗，精準度相對于傳統機械聯動式分苗裝置來說大大提高。

3.本分苗裝置電機驅動托杯左右移動，氣缸推動托杯開合，托杯豎直向下，落苗姿態較好，落苗點位置也可以調節。

4.本分苗裝置還可以根據實際情況增加或者減少旋杯數量，適應各種不一樣的栽植情況，比如2行栽植或者4行栽植等等，通用性相比較傳動分苗裝置提高很多。

5.本分苗裝置通過傳感器提高定位精度，避免累計誤差。

附圖說明

圖1是本發明一實施方式的移栽機分苗裝置的結構示意圖；

圖2是本發明一實施方式的移栽機分苗裝置的俯視圖；

圖3是本發明一實施方式的機架正視圖；

圖4是本發明一實施方式的機架俯視圖；

圖5是本發明一實施方式的動力裝置俯視圖；

圖6是本發明一實施方式的動力裝置正視圖；

圖7是本發明一實施方式的直線傳動裝置正視圖；

圖8是本發明一實施方式的直線傳動裝置俯視圖；

圖9是本發明一實施方式的直線傳動裝置左視圖；

圖10是本發明一實施方式的托杯左視圖；

圖11是本發明一實施方式的托杯下端部分示意圖；

圖12是本發明一實施方式的托杯整體示意圖；

圖13是本發明一實施方式的托杯下部示意圖；

圖14是本發明一實施方式的氣缸推送裝置示意圖；

圖15是本發明一實施方式的控制系統框架圖；

圖16是本發明一實施方式的控制流程圖。

圖中：1、機架；2、動力裝置；3、直線傳動裝置；4、托杯；5、缸推送裝置；6、直線導軌安裝孔；7、齒條安裝孔；8、氣缸安裝孔；9、傳感器；10、滑塊移動槽；11、傳感器安裝孔；12、傳感器支架；13、齒條；14、電機連接板；15、齒輪；16、軸套；17、電機；18、托杯移動架；19、托杯安裝孔；20、移動架槽孔；21、滑塊連接板；22、滑塊；23、托杯連接板；24、直線導軌；25、傳動裝置安裝架；26、托杯主體；27、螺桿；28、關節軸承；29、軸承座；30、短螺桿；31、軸承；32、軸套連接板；33、長螺桿；34、彈簧；35、第一合頁；36、第二合頁；37、托杯上端通孔；38、軸套連接板通孔；39、軸套；40、氣缸；41、氣缸附件；42、氣缸聯接器；43、螺桿；44、推動塊；45、合頁支架。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于此。

如圖1和圖2所示為本發明所述基于齒輪齒條傳動的穴盤苗分苗裝置的一種實施方式，所述基于齒輪齒條傳動的穴盤苗分苗裝置包括機架1、動力裝置2、直線傳動裝置3、若干托杯4、氣缸推送裝置5和控制系統。

如圖3和圖4所示，所述機架1的一側開從上往下依次開有一排直線導軌安裝孔6、一排齒條安裝孔7和氣缸安裝孔8；所述機架1的頂部開有傳感器安裝孔11。所述機架1上安裝有傳感器9和傳感器支架12；所述傳感器支架12的一端分別通過傳感器安裝孔11安裝在所述機架1上；所述傳感器9安裝在傳感器支架12的另一端。本實施例中，所述傳感器9和傳感器支架12的數量分別為兩個，兩個所述傳感器9分別通過傳感器支架12安裝在機架1的兩端。

如圖5和圖6所示，所述動力裝置2包括電機連接板14、齒輪15、軸套16和電機17。所述電機17通過螺釘固定在電機連接板14上端的4個孔上，所述軸套16上攻螺紋孔，套在電機17的轉動軸上、且與電機17固定連接；齒輪15下端頂著軸套16，齒輪15上的凸臺攻螺紋孔，固定在電機17的轉動軸上，且隨電機17轉動。

如圖7、8和9所示，所述直線傳動裝置3包括托杯移動架18、托杯安裝孔19、滑塊連接板21、滑塊22、托杯連接板23和直線導軌24。所述直線導軌24通過直線導軌安裝孔6固定在機架1上；所述滑塊22內有滾珠可左右滑動的安裝在直線導軌24內。所述滑塊連接板21上面有4個通孔與滑塊22上的四個通孔通過螺釘固定在一起，托杯連接板23上有2個通孔，且位于滑塊連接板21與托杯移動架18之間，將托杯移動架18與滑塊連接板21通過螺釘連在一起，電機連接板14的下端有3個槽孔，與滑塊連接板21下端通過螺釘連在一起，并且電機連接板14可以在槽孔上前后移動調節托杯4的落苗位置。所述托杯移動架18上設有若干托杯安裝孔19，所述杯托4通過螺釘安裝在托杯移動架18上；齒條13通過齒條安裝孔7固定在機架1上、且和齒輪15嚙合。所述托杯移動架18中間還有兩個橢圓形的移動架槽孔20，可以用來調節托杯4的左右距離，方便確定落苗位置。

優選的，所述電機連接板14和滑塊連接板21的兩側還分別設有傳動裝置安裝架25；所述傳動裝置安裝架25為直角板、且上直板通過螺釘與滑塊連接板21的一側連接，下直板通過螺釘與電機連接板14連接。傳動裝置安裝架25可使電機連接板14和滑塊連接板21之間的連接更加緊固。

優選的，所述機架1上還設有滑塊移動槽10；所述滑塊22的下端可在滑塊移動槽10內左右移動，也起到導向的作用。

如圖10、11、12和13所示，所述托杯4包括托杯主體26、螺桿27、關節軸承28、軸承座29、短螺桿30、軸承31、軸套連接板32、長螺桿33、彈簧34、第一合頁35、第二合頁36和軸套39。

所述托杯主體26的上端與托杯移動架18通過螺釘相連，托杯主體26的下端兩側分別與第一合頁35和第二合頁36上部的合頁支架45轉動連接，所述第一合頁35和第二合頁36的下部為倒三角形。

優選的，托杯主體26的下端兩側分別與第一合頁35和第二合頁36上部的合頁支架45通過軸套連接板32、長螺桿33和軸套39組成的機構連接，所述軸套連接板32為直角板、且兩面直板上均設有通孔，軸套連接板32的數量為四個分別安裝在托杯主體26下端與合頁支架45連接的四個角的位置，軸套連接板32的一側直板與托杯主體26下端連接；另一側與合頁支架45連接。所述軸套39位于兩個軸套連接板32之間，長螺桿33將軸套39與兩個軸套連接板32連接，所述第一合頁35和第二合頁36可繞著長螺桿33轉動，實現托杯4下端的開合。

所述關節軸承28有兩個分別安裝在兩個合頁支架45的同一端的通孔、且上下錯位；所述螺桿27的兩端分別與關節軸承28通過螺紋連接。可以通過轉動螺桿27來調節2個關節軸承28之間的距離。

所述彈簧34的兩端分別通過螺釘與兩個合頁支架45的另一端的通孔固定連接。

所述軸承座29通過螺釘固定安裝在第一合頁35的合頁支架45一側的通孔上，所述軸承31與軸承座29中間通過短螺桿30連接，軸承31繞短螺桿30轉動；所述推動塊44的曲面可與軸承31接觸。整個托杯4在靜止狀態時，彈簧34通過拉力使托杯4下端閉合，當軸承31被氣缸推動向上滑動時，帶動第一合頁35繞長螺桿33轉動，由于2個關節軸承28之間的距離不變，第二合頁36的關節軸承28驅動第二合頁36繞著長螺桿33轉動，實現托杯4下端打開，這是整個托杯4開合的流程。

如圖14所示，所述氣缸推送裝置5有兩個分別安裝在機架1的兩端上、且位于杯托4的后面，所述氣缸推送裝置5分別包括氣缸40、氣缸附件41、氣缸聯接器42、螺桿43和推動塊44。氣缸推送裝置5驅動杯托4下部打開，回退將杯托4下部關閉。

所述氣缸40分別通過氣缸安裝孔8安裝在機架1的兩端；所述氣缸附件41的一端通過螺紋繞在氣缸40的推桿上，螺桿43將氣缸附件41的另一端與氣缸聯接器42連在一起，氣缸聯接器42通過螺釘與推動塊44的背面的螺紋孔連接；所述推動塊44的正面為曲面。

所述推動塊44的曲面可與軸承31接觸，氣缸推送裝置5的氣缸40驅動杯托4下部打開，回退將杯托4下部關閉，實現分苗的基本功能。

如圖15所示，所述控制系統包括PLC中央控制單元、數據采集單元和裝置執行單元。所述數據采集單元包括2個傳感器9，傳感器9為光電傳感器；所述PLC中央控制單元包括電機控制模塊和氣缸控制模塊；所述裝置執行單元包括一個電機17與2個氣缸40，電機17為步進電機。所述PLC中央控制單元分別與所述數據采集單元和所述裝置執行單元相連。所述光電傳感器安裝在機架1的左右兩端，用于感應電機17是否到達設定位置，然后將感應信號傳動到PLC中央控制單元；所述PLC中央控制單元控制所述裝置執行單元，當所述裝置執行單元運行到指定位置時，所述數據采集單元接收到信號反饋到所述PLC中央控制單元，所述PLC中央控制單元根據反饋控制所述裝置執行單元的工作，所述步進電機用于傳動托杯4左右直線移動，所述氣缸40用于打開和關閉托杯4下端；所述步進電機固定在電機安裝架上與滑塊22一體，兩個所述氣缸40分別安裝在機架1的左右兩端。

本實施例中，所述杯托4的數量為六個，從左到右依次編號為一號杯托、二號杯托、三號杯托、四號杯托、五號杯托和六號杯托。兩個所述氣缸推送裝置5之間隔著三個杯托4的距離；兩個所述傳感器9的距離為三個杯托4之間的距離再減去動力裝置2的橫向距離。

如圖16所示，整個分苗裝置的運行過程：電機17、氣缸40和傳感器9分別和控制系統連接，打開電源，電機17通電，電機17轉動齒輪15，齒輪15在齒條13上滾動，齒輪15帶動滑塊22直線傳動，滑塊22帶動附著在上面的托杯4直線傳動，電機17到達指定位置，一號托杯和四號托杯到達落苗點，第一個傳感器9接收到信號，并將信號傳送到PLC中央控制單元，電機控制模塊控制電機17停止轉動，氣缸控制模塊控制氣缸40推動托杯4下端軸承31，一號托杯和四號托杯打開落苗，氣缸40回程，電機17根據程序移動一段距離，二號托杯和五號托杯到達指定位置，氣缸40啟動打開托杯4下端落苗，電機17繼續移動一段距離，三號托杯和六號托杯到達指定位置，氣缸40啟動打開托杯4下端落苗，到達該位置后第二個傳感器9接收到信號，電機17返回初始位置進行第二輪落苗，實現將苗分兩行從托杯下口落苗的分苗動作。

本發明所述分苗裝置結構簡單、程序控制、可靠性高，電機17驅動齒輪齒條往復移動，氣缸40推動托杯4開合落苗，托杯豎直向下，落苗姿態較好，落苗點位置精確并且也可以調節。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施例描述的，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施例或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。