一种嫁接机自动上夹装置及其方法与流程

本发明涉及自动嫁接机械领域，具体涉及一种嫁接机自动上夹装置及其方法。

背景技术：

1、随着人口需求的增加，蔬菜等作物的栽培面积在逐年增多，产生的蔬菜连作障碍等难题也随着产生，严重阻碍了蔬菜产业的可持续发展。目前，人们通常借助土壤化学处理的手段来解决此难题，但是处于农业经济的可持续发展和农田生态环境的保护来说，该方法不适用于大规模推广。蔬菜嫁接技术是指将一种蔬菜的苗穗嫁接到另一种蔬菜的根茎上，使其结合生长为一个新的植株的栽培技术。该技术能够增强蔬菜的抗病能力，提高蔬菜对不良环境的适应性，也有助于提高蔬菜的品质和质量，得到了普遍的认可。但当前国内的蔬菜苗嫁接工作大多依靠人工完成，用工成本高、劳动效率低，现有的半自动嫁接机在夹持过程中存在着对准困难、成功率低的问题。因此，特别需要研究一种能够实现精准夹持、稳定嫁接的嫁接机自动上夹装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中半自动嫁接机在夹持过程中存在着对准困难、成功率低的问题，并提供一种嫁接机自动上夹装置及其方法，以实现半自动嫁接机的精准夹持、稳定嫁接。

2、本发明所采用的具体技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种嫁接机自动上夹装置，其包括机架以及安装于机架上的送料单元、定位夹紧单元、切料单元和递送上夹单元；

4、所述送料单元用于以螺旋缠绕方式存储并向下游输送长条线材形式的料夹；

5、所述定位夹紧单元安装于所述送料单元的下游，用于将固定长度的料夹从所述送料单元上解卷并送入切料单元，同时对位于切料口下游的料夹进行定位；

6、所述切料单元用于在切料口位置对定位状态下的料夹进行切割，形成用于夹紧嫁接对象的料夹单体；

7、所述递送上夹单元用于对切割得到的料夹单体的双侧翼端施加压力使原本闭合的料夹单体打开，再将打开状态下的料夹单体递送至嫁接苗处，完成对嫁接对象的固定后回退至初始状态。

8、作为上述第一方面的优选，所述送料单元包括安装于机架上的存料仓、第一送夹通道和第二送夹通道；

9、所述存料仓安装于机架的顶部，用于以螺旋缠绕形式存储嫁接所需的料夹；

10、所述第一送夹通道和第二送夹通道依次安装在机架上，且料夹从存料仓中解卷后依次穿过第一送夹通道和第二送夹通道；

11、第一送夹通道的出口和第二送夹通道的入口之间保持一段间隔区间，所述定位夹紧单元在机架上的安装高度位于该间隔区间的高度范围内。

12、作为上述第一方面的优选，所述定位夹紧单元包括送夹气缸、送夹夹紧气缸、料夹夹紧块、气缸调整块、防退夹紧气缸、料夹防退夹紧块、顶针定位气缸、定位针调整平台、定位针；

13、所述送夹气缸安装于机架上，且其气缸的驱动方向与所述间隔区间中料夹的延伸方向平行；所述送夹夹紧气缸安装于所述送夹气缸的驱动端上，随所述送夹气缸的驱动端同步伸缩；所述料夹夹紧块为一组可控的夹紧机构，用于在所述送夹夹紧气缸控制下对所述间隔区间中的料夹进行夹紧和松开；

14、所述防退夹紧气缸安装于机架上，所述料夹防退夹紧块为一组可控的夹紧机构，用于在所述防退夹紧气缸控制下对所述间隔区间中的料夹进行夹紧和松开，且所述料夹防退夹紧块对料夹的夹持位置位于所述料夹夹紧块对料夹的夹持位置的上游；

15、所述送夹气缸、所述送夹夹紧气缸与所述防退夹紧气缸联动控制，在所述防退夹紧气缸控制所述料夹防退夹紧块处于初始的松开状态下，所述送夹夹紧气缸控制所述料夹夹紧块处于夹紧状态，所述送夹气缸通过定量伸长驱动端带动所述送夹夹紧气缸以及由所述料夹夹紧块夹紧的料夹向下游移动，然后再控制所述料夹防退夹紧块处于夹紧状态而所述料夹夹紧块恢复松开状态；

16、所述顶针定位气缸安装于机架下部，且其气缸的驱动方向与所述间隔区间中料夹的延伸方向平行；所述定位针调整平台以水平姿态安装于所述顶针定位气缸的驱动端上，所述定位针垂直安装于所述定位针调整平台上，且所述定位针调整平台具有对所述定位针的空间位置的微调功能，使所述定位针能够刚好插入从所述第二送夹通道出口输出的料夹的套圈孔道，且所述定位针的顶部高度低于所述切料口。

17、作为上述第一方面的优选，所述定位针调整平台包括通过定位针调整块挡板连接装配的第一定位针调整块和第二定位针调整块，第一定位针调整块和第二定位针调整块分别提供水平面上两个垂直方向的调整自由度。

18、作为上述第一方面的优选，所述切料单元包括切断气缸、刀片固定座、切断刀片、切断刀片压板和料夹限长块；

19、所述料夹限长块安装于机架上，且位于所述定位针调整平台和第二送夹通道的出口端面之间，料夹限长块的顶面与第二送夹通道的出口端面之间构成的缝隙作为切料口；

20、所述切断气缸安装于机架上，切断刀片通过刀片固定座安装于切断气缸的驱动端上；切断刀片的刀刃侧朝向所述切料口中的料夹，能在所述切断气缸的驱动下进入所述切料口切断料夹形成料夹单体后再退回初始位置。

21、作为上述第一方面的优选，所述递送上夹单元包括送夹限位块、线轨滑道、捏夹爪手气缸、捏夹手指、推送气缸；

22、所述线轨滑道和推送气缸安装于机架上，送夹限位块位于所述线轨滑道远离机架的末端；所述捏夹手指为一组用于在所述捏夹爪手气缸控制下对所述料夹单体的双侧翼端施加压力，使原本闭合的料夹单体打开；所述捏夹爪手气缸和捏夹手指整体安装于推送气缸的驱动端上，能由推送气缸沿所述线轨滑道整体推送至送夹限位块所在的极限位置；

23、所述推送气缸、所述捏夹爪手气缸和所述顶针定位气缸联动控制，在所述捏夹爪手气缸控制捏夹手指夹住并打开料夹单体后，且在所述推送气缸整体推送所述捏夹爪手气缸和捏夹手指之前，所述顶针定位气缸需回到所述定位针脱离料夹单体的初始位置；所述推送气缸通过推送将打开状态下的料夹单体随捏夹手指同步递送至夹限位块所在的极限位置后，所述捏夹爪手气缸需控制捏夹手指放开料夹单体完成对嫁接对象的固定，所述推送气缸再控制所述捏夹爪手气缸和捏夹手指回退至初始位置。

24、作为上述第一方面的优选，所述机架包括转盘支架和供夹支架，转盘支架安装于供夹支架上方，所述存料仓安装于转盘支架上，其余部件均安装于供夹支架上。

25、作为上述第一方面的优选，所述存料仓包括料夹旋轴、料夹旋转轴套、深沟球轴承、转盘，料夹旋轴安装在料夹旋转轴套中，深沟球轴承安装在料夹旋转轴套两侧，两个转盘平行且间隔安装于料夹旋转轴套两侧的深沟球轴承上，两个转盘之间的空间作为螺旋缠绕存储料夹的空间；整个存料仓通过料夹旋轴以可旋转的方式安装在转盘支架上。

26、作为上述第一方面的优选，所述切断刀片通过可拆卸的切断刀片压板压紧安装于刀片固定座上，且切断刀片倾斜安装，使其刀刃以斜切方式对切料口处的料夹进行切割。

27、第二方面，本发明提供了一种根据上述第一方面所述嫁接机自动上夹装置的嫁接自动上夹方法，其步骤如下：

28、第一步送料准备阶段：将长条线材形式且处于自由闭合状态的料夹以螺旋缠绕方式存储在存料仓中，将料夹一端依次穿过第一送夹通道、料夹防退夹紧块和料夹夹紧块后伸入第二送夹通道；在初始状态下，送夹气缸控制料夹夹紧块位于上极限位置处，料夹夹紧块和料夹防退夹紧块均处于松开状态，顶针定位气缸控制定位针处于下极限位置处，捏夹手指初始处于打开状态；

29、第二步夹紧定位阶段：送夹夹紧气缸启动，首先控制料夹夹紧块夹紧料夹；随后，送夹气缸启动，在送夹气缸的驱动下，送夹夹紧气缸、料夹夹紧块以及被夹紧的料夹同步向下移动预设的固定长度，料夹穿出第二送夹通道的出口进入切料口下方；然后防退夹紧气缸启动，驱动料夹防退夹紧块夹紧料夹，防止料夹回退，随后送夹夹紧气缸控制料夹夹紧块松开料夹，送夹气缸控制送夹夹紧气缸和料夹夹紧块回退至初始位置；送夹气缸驱动料夹进入第二送夹通道后，顶针定位气缸启动，驱动定位针向上移动至料夹限长块下方，等待从第二送夹通道出口输出的料夹滑入；

30、第三步切料阶段：切断气缸启动，驱动刀片固定座上的切断刀片向前推送，在料夹限长块上方的切料口处完成对料夹的切割，随后切断气缸控制切断刀片退回，被切割下的料夹单体暂存于料夹限长块中；

31、第四步捏夹阶段：不断重复第二步夹紧定位阶段和第三步切料阶段，使后一个切割得到的料夹单体推送前一个切割得到的料夹单体脱离料夹限长块，且料夹单体的套圈套于定位针上实现临时固定；所述捏夹爪手气缸控制捏夹手指夹住料夹单体的双侧翼端并使原本闭合的料夹单体保持打开状态，然后顶针定位气缸控制定位针向下移动至脱离料夹的初始位置；

32、第五步送夹夹紧阶段：外部机构事先将需要设置料夹的嫁接苗移动至目标位置后，推送气缸启动，沿线轨滑道驱动捏夹手指将处于打开状态的料夹单体向前移动至送夹限位块处，嫁接苗的嫁接位置刚好处于料夹单体张开的开口内，控制所述捏夹爪手气缸松开捏夹手指，料夹套圈开口缩小恢复至闭合状态，完成对嫁接位置两侧植株体的上夹固定，推送气缸再带动所述捏夹爪手气缸和捏夹手指退回到初始位置，继续对下一个料夹单体进行上夹固定作业。

33、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

34、本发明通过在机架上安装相互配合的送料单元、定位夹紧单元、切料单元和递送上夹单元，先由送料单元以螺旋缠绕方式存储并向下游输送长条线材形式的料夹；再由定位夹紧单元将固定长度的料夹从送料单元上解卷并送入切料单元，同时对位于切料口下游的料夹进行定位；然后由切料单元在切料口位置对定位状态下的料夹进行切割，形成用于夹紧嫁接对象的料夹单体，最后由递送上夹单元用于对切割得到的料夹单体的双侧翼端施加压力使原本闭合的料夹单体打开，并将打开状态下的料夹单体递送至嫁接苗处，完成对嫁接对象的固定后回退至初始状态。本发明可以全自动实现料夹的出料、切割、打开和递送，能够实现嫁接机在蔬菜嫁接种植场景中的精准上夹，可稳定实现将一种蔬菜的苗穗嫁接到另一种蔬菜的根茎上。本发明可显著提高嫁接机在上夹过程中的精准性和稳定性，降低人力成本，提高工作效率。