一种无土栽培的植株系统的制作方法

本实用新型涉及一种无土栽培自动化装置，特别涉及一种无土栽培的植株系统。

背景技术：

水培是无土栽培的一种，水培的幼苗需要在特定的基质中培育，后移植到水培槽中，在水培槽中供给营养液。现有技术中，移植过程由人工完成。将幼苗从基质中取出后，工人携带着幼苗，沿着水培槽行走，同时依次向水培槽的培植孔进行投放幼苗。植株在农业生产中是简单的重复性体力劳动，但是因为工作量大，工人付出高强度的体力劳动才能完成植株工作，需要耗费大量的人力。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种无土栽培的植株系统，用机械装置代替人工实现将幼苗投放到水培槽中的工作过程。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种无土栽培的植株系统，包括机架、工位进给机构、推送机构和备苗装置，

在所述机架上固定工位进给机构、推送机构和备苗装置；

所述工位进给机构固定于机架下方，用于带动所述机架沿水培槽平行的方向移动；

所述备苗装置固定于机架顶部，用于容纳待植幼苗，并将所述待植幼苗输送至落苗槽；

所述推送机构设置于备苗机构下方，用于将位于落苗槽的待植育苗向前推出，以使得所述待植幼苗落入水培槽的培植孔中；

所述工位进给机构包括电机、减速机、主轴和滚轮，电机带动减速机输出轴旋转，减速机输出轴带动主轴旋转，主轴上固定两个滚轮，所述滚轮在主轴的带动下在地面上滚动，带动所述机架沿水培槽平行的方向移动；

所述备苗装置包括备苗槽、推板和压缩弹簧，所述备苗槽包括左挡板、右挡板、后挡板和底板，所述底板前端设有落苗槽，前挡板为常闭弹簧门；压缩弹簧设置在备苗槽后挡板与推板之间，所述压缩弹簧的正常长度大于所述底板长度，弹簧力向前挤压推板，推板推动备苗槽中的幼苗向前移动，幼苗自动滑落到落苗槽；

所述推送机构包括锥齿轮主动轮、锥齿轮从动轮、联动轴和曲柄滑块机构，所述锥齿轮主动轮固定在主轴上，与主轴同步转动；所述锥齿轮从动轮与锥齿轮主动轮啮合；所述锥齿轮从动轮固定在联动轴上，所述锥齿轮从动轮带动联动轴转动；所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆、U形板和直板，所述曲柄固定在联动轴上，联动轴带动曲柄整周旋转，曲柄带动连杆平动，连杆带动U形板滑动，两块直板平行设置在底板下表面，使U形板沿直板往复滑动；在所述U形板滑动至常闭弹簧门附近时，所述U形板的两个凸缘顶开常闭弹簧门，所述U形板的凹槽将落苗槽中的幼苗向前推出，以使得幼苗落入对应的水培槽培植孔中；所述U形板向前伸出的极限位置为打开的常闭弹簧门处，推出幼苗后，所述U形板在连杆的带动下向后滑动，常闭弹簧门自动闭合。

进一步的，所述备苗槽的底板前窄后宽，左挡板和右挡板形成幼苗向前移动的导向通道，所述推板包括滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ，所述滑板Ⅰ上的前面和后面设有滑块，所述滑板Ⅱ和滑板Ⅲ上设有滑槽，滑块在滑槽中的滑动实现滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ之间的相对滑动，推板沿备苗槽从后向前滑动时，在左挡板和右挡板的挤压下自动变窄。

进一步的，所述机架上还包括限位杆，所述限位杆一端固定在机架上，另一端设置弧形卡套，所述弧形卡套与水培槽外壁滑动连接，用于限定机架与水培槽之间的距离。

进一步的，所述左挡板、右挡板和后挡板均与底板垂直。

进一步的，所述落苗槽为半圆孔，半圆孔的开口被常闭弹簧门封闭，所述落苗槽的半圆孔的半径大于幼苗根部，幼苗在推板的压力下平移到落苗槽的上方，幼苗在重力作用下向下滑落，幼苗的根部卡在落苗槽底部的半圆孔中。

本实用新型具有的优点和积极效果是：在所述机架上固定设置的工位进给机构、推送机构和备苗装置，电机带动减速机输出轴，减速机输出轴带动主轴，主轴带动滚轮在地面上滚动，使机架沿水培槽平行的方向移动；主轴带动锥齿轮主动轮旋转，锥齿轮主动轮和锥齿轮从动轮啮合，锥齿轮从动轮带动联动轴，联动轴带动曲柄整周旋转，曲柄带动连杆，连杆拖动滑块往复滑动。备苗装置中压缩弹簧推动推板，将备苗槽中的幼苗向前推送，最前面的幼苗被推到底板前端的落苗槽中；推送机构中的U形板向前滑动时，U形板的两侧凸缘推开常闭弹簧门，凹弧推出幼苗，幼苗滑落到水培槽的培植孔内。幼苗的种植过程通过机械传动实现，节省了人工成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统的组装示意图；

图2为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中的备苗装置示意图；

图3为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中的锥齿轮传动和曲柄滑块机构的立体示意图；

图4为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中推板的立体示意图；

图5为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中备苗槽底部和直板的立体示意图；

附图标记说明：

1-机架；2-工位进给机构；21-电机；22-减速机；23-主轴；24-滚轮；3-推送机构；31-锥齿轮主动轮；32-锥齿轮从动轮；33-联动轴；34-曲柄；35-连杆；36-U形板；4-备苗装置；41-备苗槽；411-底板；412-左挡板；413-右挡板；414-后挡板；415-常闭弹簧门；42-压缩弹簧；43-推板；44-落苗槽；45-直板；431-滑板Ⅰ；432-滑板Ⅱ；433-滑板Ⅲ；5-限位杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种无土栽培的植株系统，包括机架、工位进给机构、推送机构和备苗装置。

示例性的，所述机架设置为刚性结构，可以在所述机架上固定工位进给机构、推送机构和备苗装置。

所述工位进给机构固定于机架下方，用于带动所述机架沿水培槽平行的方向移动。所述备苗装置固定于机架顶部，用于容纳待植幼苗，并将所述待植幼苗输送至落苗槽；所述推送机构设置于备苗机构下方，用于将位于落苗槽的待植育苗向前推出，以使得所述待植幼苗落入水培槽的培植孔中。

示例性的，可参考图1所示，所述工位进给机构可以包括电机、减速机、主轴和滚轮。所述电机用于提供动力源，其与所述减速机输出轴连接，并可带动减速机输出轴旋转。减速机输出轴与主轴连接，并带动主轴旋转，主轴上固定至少两个滚轮，所述至少两个滚轮分列于主轴的两侧，并与地面接触。在实现支撑机架的同时，通过自身的旋转，带动整个机架沿地面滚动。所述滚轮在主轴的带动旋转，在与地面的摩擦力作用下，转动转变为在地面上滚动，滚轮带动所述机架沿水培槽平行的方向移动。可选的，所述电机可选用Y系列三相异步电动机，按负载选择具体型号，如：Y80M2-2；所述减速机须选择小体积大传动比的轻型减速机，可选用蜗轮蜗杆减速机，如RV系列蜗轮蜗杆减速机。

所述机架上还包括限位杆，所述限位杆为刚性结构，所述限位杆一端固定在机架上，另一端与水培槽滑动连接，所述限位杆的长度根据水培槽与机架之间的距离设定。由于水培槽常采用圆管，因此，在本实施例中，限位杆的另一端设置弧形卡套，所述弧形卡套的上表面为半圆柱形凹面，所述半圆柱形凹面的半径与水培槽的外圆半径相等，以使得所述弧形卡套与水培槽外壁弧面相贴合，相贴合的弧面限定了限位杆和水培槽之间的相对运动方向，弧形卡套在水培槽外壁滑动，弧形卡套只能沿水培槽长度方向滑动，从而通过限位杆限定机架在横向移动中与水培槽间的距离。

如图1所示，所述备苗装置固定于机架顶部，用于容纳待植幼苗，并将所述待植幼苗输送至落苗槽。

参考图2所示，图2为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中的备苗装置示意图，所述备苗装置可以包括备苗槽、推板和压缩弹簧。所述备苗槽包括左挡板、右挡板、后挡板和底板。所述左挡板、右挡板和后挡板均与底板垂直。所述底板前窄后宽，底板后端的宽处可以并排容纳多棵幼苗，增大备苗槽的容量，可以一次多放置幼苗，提高工作效率。所述底板前端窄，只能容纳一颗幼苗。在所述底板前端设有落苗槽，所述落苗槽为半圆孔，半圆孔的开口被常闭弹簧门封闭，所述落苗槽的半圆孔的半径大于幼苗根部，幼苗在推板的推力作用下平移到落苗槽的上方，幼苗在重力作用下向下滑落，幼苗的根部卡在落苗槽底部的半圆孔中，通常所述落苗槽内只能容纳一颗幼苗。可选的，底板相对水平面为倾斜状态，设置为前低后高的微倾斜面，在推板的推动下，使幼苗向前滑动更顺畅。

其中所述落苗槽用于容纳待植入的幼苗。前挡板为常闭弹簧门，所述常闭弹簧门设置为两扇对开门，由内向外对开，在常闭弹簧门的转轴处设有自闭弹簧，以保证所述常闭弹簧门在无外力推动下，保持常闭状态。所述压缩弹簧设置在备苗槽后挡板与推板之间，一端固定在后挡板上，另一端固定在推板上。所述的压缩弹簧的正常长度大于所述底板长度，以保证在整个工作过程中，所述压缩弹簧始终保持弹力，所述压缩弹簧向前挤压推板，推板推动备苗槽中的幼苗向前移动，左挡板和右挡板形成幼苗向前移动的导向通道，使幼苗在推板的推动下滑落到落苗槽。

示例性的，可参考图4所示，图4为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中推板的立体示意图。所述推板可以包括滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ，所述滑板Ⅰ的前面和后面设有滑块，所述滑板Ⅱ和滑板Ⅲ上设有与所述滑块对应的滑槽，滑块在滑槽中的滑动实现滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ之间的相对滑动。在备苗槽的后部时，所述推板上的滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ边缘重叠，推板处于伸展状态，两侧的滑板Ⅱ的外边缘分别抵接在左挡板和右挡板内壁上。推板沿备苗槽从后向前滑动时，在左挡板和右挡板的挤压下，滑板Ⅰ和滑板Ⅱ相向滑动，滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ变为重叠状态，推板变窄。

所述常闭弹簧门向下延伸，超出备苗槽的底板。所述推送机构设置于备苗机构下方，在水平方向可以顶开所述常闭弹簧门，将位于落苗槽的待植育苗向前推出，以使得所述待植幼苗落入水培槽的培植孔。

如图3所示，图3为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中的锥齿轮传动和曲柄滑块机构的立体示意图。可选的，所述推送机构包括锥齿轮主动轮、锥齿轮从动轮、联动轴和曲柄滑块机构，所述锥齿轮主动轮固定在主轴上，通过键连接与主轴同步转动；所述锥齿轮从动轮与锥齿轮主动轮啮合；所述锥齿轮从动轮固定在联动轴上，所述锥齿轮从动轮带动联动轴转动。根据滚轮的直径与水培槽培植孔的中心距的比例确定U形板的滑动频率，根据U形板的所需滑动频率确定锥齿轮主动轮与锥齿轮从动轮的传动比，使推送机构的推送动作与水培槽培植孔的位置对正，并根据传动比选用适合的锥齿轮。所述曲柄滑块机构包括曲柄、连杆、U形板和直板，所述曲柄固定在联动轴上，联动轴带动曲柄整周旋转，曲柄带动连杆平动，连杆带动U形板滑动。本实施例中之所以选用U形板，是因为推送动作包括两部分：顶开常闭弹簧门和推出待植幼苗，且常闭弹簧门设置为对开式的两扇门；保持两扇门打开的状态，推出待植幼苗，且运动惯性作用下待植幼苗向后倾倒，幼苗在滑落过程中，贴合在U形板的凹弧面上，半包围的凹弧面可以扶持待植幼苗，使所述幼苗能够以竖直状态落入培育槽中。在所述U形板滑动至常闭弹簧门附近时，所述U形板的两个凸缘在前，可以顶开常闭弹簧门的两扇门，所述U形板的凹槽将落苗槽中的幼苗向前推出，使幼苗落入对应的水培槽培植孔中；所述U形板向前伸出的极限位置为打开的常闭弹簧门处，推出幼苗后，所述U形板在连杆的带动下向后滑动，常闭弹簧门自动闭合。

图5为本实用新型实施方式提供的无土栽培的植株系统中备苗槽底部和直板的立体示意图，如图5所示，两块直板平行设置在底板下表面。所述曲柄滑块机构中曲柄带动连杆平动，连杆带动U形板滑动，所述U形板贴在底板下表面，在两块直板间往复滑动，直板限定了U形板的滑动方向。

下面结合本实施例的使用过程，对本实用新型进一步描述。

如图1所示，打开电机电源，电机带动减速机输出轴转动，减速机输出轴带动主轴转动，主轴上的滚轮与主轴同步转动，在与地面的摩擦力作用下，滚轮在地面上滚动；由于在水培槽和机架之间存在限位杆，限位杆一端固定在机架上，另一端的弧形卡套与水培槽外壁弧面贴合，通过弧面贴合限定弧形卡套与水培槽之间的相对运动方向，弧形卡套只能沿水培槽的长度方向滑动，从而限定了机架与水培槽之间的距离。在限位杆的作用下，滚轮带动整个系统沿与水培槽平行的方向平移。

如图2所示，将可移植的幼苗根部向下，头部向上，竖直放入备苗槽内，从备苗槽前部开始整齐码放，将幼苗向备苗槽前部挤紧，使幼苗植株间没有间隙，在备苗槽后部留出空间，将推板的滑板Ⅰ、滑板Ⅱ和滑板Ⅲ展开插入备苗槽中，使推板与后挡板平行，在推板和后挡板的相对面之间放置处于压缩状态的压缩弹簧，压缩弹簧一端固定在后挡板上，另一端固定在滑板Ⅲ上，压缩弹簧的弹簧力推动推板，推板向前推动幼苗，幼苗沿左挡板和右挡板间的楔形空间向前移动，幼苗被推至底板最前端处，重力作用下幼苗滑落至落苗槽。

如图1所示，电机带动减速机输出轴转动，减速机输出轴带动主轴转动，主轴上固定的锥齿轮主动轮转动，锥齿轮主动轮带动锥齿轮从动轮转动，根据滚轮的直径与水培槽培植孔的中心距的比例确定U形板的滑动频率，根据U形板的所需滑动频率确定锥齿轮主动轮与锥齿轮从动轮的传动比。

可参考图3所示，锥齿轮从动轮带动联动轴转动，联动轴带动曲柄转动，曲柄带动连杆，连杆带动U形板沿底板下表面的直板滑动，U形板从后向前滑动时，U形板的两个凸缘顶开常闭弹簧门的同时，所述U形板的凹槽将落苗槽中的幼苗向外推出，幼苗落入对应的水培槽的培植孔内；所述U形板在极限位置短暂停顿后，电机启动运转，电机带动减速机输出轴转动，减速机输出轴带动主轴转动，主轴上固定的锥齿轮主动轮转动，锥齿轮主动轮带动锥齿轮从动轮转动，锥齿轮从动轮带动联动轴转动，联动轴带动曲柄转动，曲柄带动连杆，连杆带动U形板沿底板下表面的直板滑动，U形板从前向后滑动，常闭弹簧门自动闭合。

可以利用现有的电机控制电路对本实施例提供的植株系统进行控制，示例性的，所述电机的控制电路中包括时间继电器，可以设定电控电路中的继电器时长，使U形板推出幼苗到极限位置时，电机短暂停顿，幼苗平稳滑落后，电机启动运行，通过发明者的反复试验，电机的停顿时间控制在5-10S，幼苗可平稳滑落。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。