一种海带成排垂直夹苗的装置与方法与流程

本发明涉及一种海带成排垂直夹苗的装置与方法，属于渔业装备技术领域。

背景技术：

目前海带普遍采用筏式养殖方式，养殖过程中海带整齐地附着在苗绳上，每根苗绳长度约2.3～2.5米，每根苗绳附着海带30～40棵。目前主要采用人工方式通过手指施加扭力将三股绳绕成的苗绳隔50～70mm的间距逐一旋开，每旋开一段即插入海带苗1棵。随后旋紧，使海带苗根固定在苗绳上。然后再旋开后面1段，直至将海带苗植入整根苗绳，即完成海带的夹苗工作。海带夹苗完全依靠人工，夹苗工作量大，速度慢，效率低，而且北方天气已转冷，手指需要与冰冷的海带接触，因此工作环境较差，不利于长时间人工夹苗作业，因此在劳动力短缺的情况下迫切需要可替代人工的机械装备。通过科研技术人员的不断努力，先后研制出了绳夹式夹苗机、分绳机头式夹苗机、脚踏式海带夹苗机等半自动装置，以及采用后插方式将海带幼苗插入苗绳中的海带夹苗机械系统，可实现海带夹苗机的半自动插苗，伤苗率较高，且夹苗速度接近手工操作。

公布号为cn111374039a，公布日为2020年7月7日的中国专利文献公开了“一种用于海带成排插苗的苗绳解旋方法及装置”，其中采用了根系保护器，导致整个装置的结构较为复杂，个别海带苗根系发育较大，根系保护器难以完全遮住苗的根系，可靠性较难保证，若增加根系保护器的总体尺度，在有限的苗绳开度内，保护器无法穿过苗绳缝隙而造成插入苗绳失败。

技术实现要素：

本发明的目的是针对分段解旋后的海带苗绳，提供一种海带成排垂直夹苗的装置与方法，使得夹苗器能垂直顺利插入并穿透3股苗绳交织的苗绳缝隙中，夹取绳下平放在苗盒内的海带苗根柄，然后从缝隙中返回后张开，使海带苗根柄留在苗绳中，完成夹苗整个过程，海带苗根不受损伤。

本发明采取以下技术方案：

一种海带成排垂直夹苗的装置，苗绳方向沿左右向，水平垂直于苗绳方向为前后向，包括夹苗器1、苗盒5；所述夹苗器1包括左、右夹苗指，左、右夹苗指合拢时端部向下呈椭球形，夹苗指沿前后方向设有一槽，一对槽合拢时的截面呈方形或多边形，用于容纳海带根柄；所述苗盒5位于各个对应的夹苗器1下方，海带苗沿前后方向平卧式置放在所述苗盒5内，夹苗器1的左、右夹苗指夹持海带苗6并向上穿过一股苗绳7的缝隙时，海带苗7左右向视角下呈z形。

优选的，夹苗指内部方形或六边形部位设有弹簧片或具有弹力的柔性体，确保可夹取不同直径的海带苗根柄，使根柄不易受到尖硬物体的损伤。

优选的，还包括夹苗器插入机构2、夹苗器开闭机构3、解旋装置4；所述夹苗器插入机构2由竖直方向的线型传动机构驱动；所述夹苗器开闭机构3由左右方向的线型传动机构驱动。

进一步的，所述夹苗器开闭机构3包括移动架18，所述移动架18上设有横向振荡器12，移动架支脚设有横向平衡弹簧11，在振荡器12的激发下，移动架左右横向高频振动，使得夹苗器在瞬间获得偏移任一股绳中心，得以从绳中心划入缝隙中，穿过苗绳。

更进一步的，所述横向振荡器12的振荡频率为1000～6000次/分钟，振荡幅度3mm。

优选的，所述夹苗器共有30个，分2组，每组共包含15对夹苗指；其中15个左、右夹苗指安装在对应的长条板上；长条板安装在导轨的滑台上，滑台与移动架连接。

优选的，所述夹苗器1的左、右夹苗指的张开/夹紧由两个手指气缸15驱动，所述手指气缸15包括缸体和可左右移动的滑块；左滑块与左夹苗指对应的长条板连接，右滑块与右夹苗指对应的长条板连接，通过长条板带动其上的一组夹苗指同步运动；两个手指气缸各自控制一组夹苗指，完成夹苗器同步开合动作，实现30棵海带苗同时夹取和释放；一对所述长条板17沿左右方向平行设置。

优选的，机架一侧安装伺服电机，电机输出长轴两端设2个主动齿轮，移动架两边的齿条与主动齿轮啮合，实现移动架支脚安装在滑台上沿竖直导轨上下移动，移动距离范围是0～200mm；在下移过程中，移动架带动夹苗器自上而下插入苗绳缝隙中。

进一步的，夹苗器驱动采用气动控制系统；采用2个3位5通电磁阀控制夹苗器手指气缸的动作；在夹苗器插入苗绳时，气动控制系统提供气压至少在0.5mpa以上，第一电磁换向阀工作，系统压力直接作用于手指气缸，使夹苗器手指紧密、强力合拢，便于顺利插入苗绳；夹苗器手指夹海带根柄时，第一电磁换向阀复位至中位，第二电磁换向阀左侧磁铁吸合，压缩空气经过调压阀进入手指气缸，调压阀将手指气缸合拢的力调低至刚好能夹取海带苗根柄的压力，与所述夹苗器手指内的弹簧片或具有弹力的柔性体综合作用，避免海带苗根柄过分受压而损伤。

一种上述的海带成排垂直夹苗的装置的工作方法，依次包括以下步骤：解旋装置指爪张开，送绳装置将待夹苗的苗绳送至解旋装置的31个夹爪前，夹爪间距为70mm，输送苗绳供夹苗的长度段为2.3米～2.5米；夹爪分30段夹住苗绳后，均匀收缩至每段长度为50mm，此时海带苗绳每段处于松弛状态；安装在移动架上的夹苗器合拢的手指至上而下插入苗绳至苗绳下沿，夹苗器手指左右扩开，手指内测距离为10mm；此时夹苗手指及水平苗绳的正下方30棵海带苗水平平放在苗盒内，与苗绳平行，与夹苗器手指一一垂直，每棵海带苗的根柄与对应的夹苗器手指端部的方孔或六边形空轴线平行；夹苗手指扩开后继续下行，至手指端部的方形孔轴心线与海带苗根柄轴心线基本重合后，夹苗器手指轻微合拢夹住海带苗根柄后提升至苗绳上侧，手指张开释放海带苗根柄；解旋装置同时向两侧均匀张开，3股绳的缝隙变小，使均布的30棵海带苗固定在苗绳上；夹苗器继续上移至初始位置；解旋装置31个夹爪张开，释放夹苗完成后的成品苗绳，从而完成整个夹苗的过程。

本发明的有益效果在于：

1)海带苗沿前后方向平卧式置放在所述苗盒内，苗器向下穿透由3股绳交织成海带苗绳的缝隙，水平夹取苗绳下方平放在苗盒上的海带苗根柄，然后返回至苗绳上沿,后松开根柄，完成夹苗过程，夹苗器的左、右夹苗指夹持海带苗并向上穿过一股苗绳的缝隙时，海带苗左右向视角下呈z形，由于海带苗平卧放置在苗盒中，夹苗的方向水平，可以省去“根系保护器”，简化装置的整体结构，同时避免由于根系保护器为保护个别海带苗过大的根系增大尺度而造成插入苗绳三股绳之间间隙失败，以及苗绳三股绳之间的所需间隙开度过大导致设备布置的困难；

2)通过夹苗器椭球端采用振荡方式穿透由3股绳交织成海带苗绳的缝隙中，可以解决插入过程中端部与3股绳中心顶死的问题，可以使端部顺利插入；同时还解决了机器夹苗无法快速识别缝隙而造成根柄断裂以及识别效率极低的问题。

3)通过夹苗器所述左右夹苗指，通过气路控制，实现在插入苗绳缝隙前气动压力调高，实现左右夹苗指并拢紧密，直至穿透苗绳缝隙。在夹苗时，通过气压调低，实现轻柔夹取海带根柄，气动压力可根据实际情况无极调节。夹苗气动控制简化了控制单元，便于复制，是成排夹苗装置的核心控制单元，提高夹苗后海带的存活率。

4)由于省去了“根系保护器”，可以使得夹苗器共30对左右夹苗指，间距50mm，满足30棵海带同时夹苗。夹苗指张开间距10mm，满足夹取直径2.5～4.0mm的海带根柄的要求，并能够具有一定的冗余量，提高了夹苗的提高成功率。

附图说明

图1是本发明中海带成排垂直夹苗的方法过程步骤1-3的示意图。

图2是本发明中海带成排垂直夹苗的方法过程步骤4-6的示意图。

图3是本发明中海带成排垂直夹苗的方法过程步骤7的示意图。

图4是本发明中海带成排垂直夹苗的方法过程步骤5附图对应的侧视图。

图5是海带成排垂直夹苗的装置的主视图。

图6是海带成排垂直夹苗的装置的侧视图。

图7是图6的局部放大图。

图8是夹苗器开闭机构的主视图。

图9是夹苗器开闭机构的左视图。

图10是夹苗器开闭机构的俯视图。

图11是图8的局部放大图。

图12是图8的局部放大图。

图13是图9的局部放大图。

图14是图8的局部放大图。

图15是图9的局部放大图。

图16是气动控制系统的示意图。

图中，1.夹苗器，2.夹苗器插入机构，3.夹苗器开闭机构，4.解旋装置，5.苗盒，6.海带苗，7.苗绳，8.伺服电机，9.主动齿轮，10.齿条，11.弹簧，12.振荡器，13.导轨，14.辅助压紧装置，15.手指气缸，16.夹苗器手指，17.长条板，18.移动架，19.三位五通电磁阀，20.调压阀，21.单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-15，海带成排垂直夹苗装置设有夹苗器1，夹苗器插入机构2，夹苗器开闭机构3，解旋装置4，苗盒5，海带苗6，苗绳7，伺服电机8，齿轮9，主动齿条10，弹簧11，振荡器12，导轨13，辅助压紧装置14，手指气缸15，夹苗器手指16，长条板17等。所述夹苗器1由左、右夹苗指16构成，指端部合拢时呈椭球形，便于插入三股交织的苗绳7缝隙内，夹苗指端部夹取海带苗6根柄部位开设方形、六边形孔，用于容纳圆柱形的根柄，在夹取时不容易掉落；夹苗指内部方形或六边形部位设有弹簧片或海绵等弹(柔)性体，确保可夹取不同直径的海带苗根柄，使根柄不易受到尖硬物体的损伤。

参见图5-6，机架一侧安装伺服电机8，电机输出长轴两端设2个主动齿轮9，移动架18两边的齿条10与主动齿轮啮合。实现安装在滑台上的移动架沿竖直导轨上下移动，移动距离达0～200mm。在下移过程中，移动架带动夹苗器至上而下插入苗绳缝隙中。

参见图8-10，所述夹苗器共有30个，分2组，每组共包含15对夹苗指。其中15个左、右夹苗指安装在对应的长条板上17。长条板安装在导轨的滑台上，滑台与移动架18连接。手指气缸15由缸体和两个可以向内合拢向外撑开的滑块组成。左滑块与左夹苗指对应的长条板连接，右滑块与右夹苗指对应的长条板连接。2个手指气缸分别控制2组夹苗器的开合动作。实现30棵海带苗同时夹取和释放。参见图8-14，所述移动架设有横向振荡器12，振荡频率为1000～6000次/分钟，振荡幅度3mm，移动架支脚设有横向平衡弹簧11，在振荡器的激发下，移动架左右横向高频振动。便于夹苗器在瞬间获得偏移任一股绳中心的必要条件，得以从绳中心划入缝隙中，穿过苗绳。

参见图16，所述的夹苗器驱动采用气动控制系统。采用2个3位5通电磁阀19控制夹苗器手指气缸的动作。在夹苗器插入苗绳时，要求夹苗器手指强力合拢，避免插入苗绳时，被绳上的细纤维丝分开，影响插入苗绳的进程。需要系统提供气压至少在0.5mpa以上，因此1号电磁换向阀工作，系统0.5mpa的压力直接作用于手指气缸，使夹苗器手指紧密、强力合拢，便于顺利插入苗绳。夹苗器手指夹海带根柄时，1号电磁换向阀复位至中位，2号电磁换向阀左侧磁铁吸合，压缩空气经过调压阀进入手指气缸，调压阀20将手指气缸合拢的力调低至刚好能夹取海带苗根柄的压力，与前面所述夹苗器手指内的弹簧片(柔性材料)综合作用，解决了根柄过分受压而损伤的问题。夹苗器手指张开撑开苗绳缝隙或释放海带苗根柄时，压缩空气走单向阀21，加快夹苗器手指张开力度。

具体夹苗时，依次包括以下步骤：解旋装置夹爪张开，送绳装置将待夹苗的苗绳(直径)送至解旋装置的31个夹爪前，夹爪间距为70mm，输送苗绳供夹苗的长度段为2米～2.3米。夹爪分30段夹住苗绳后，均匀收缩至每段长度为50mm，此时海带苗绳每段处于松弛状态。安装在移动架上的夹苗器紧密合拢的手指至上而下插入苗绳至苗绳下沿，夹苗器手指左右扩开，手指内侧间距为10mm。此时夹苗器手指及水平苗绳的正下方30棵海带苗水平放置在苗盒内，并与苗绳平行，与夹苗器手指垂直，每棵海带苗的根柄与对应的夹苗器手指端部的方孔、六边形空轴线平行。夹苗手指扩开后继续下行，至手指端部的方形孔轴心线与海带苗根柄轴心线基本重合后，夹苗器手指轻微合拢夹住海带苗根柄后提升至苗绳上侧，手指张开释放海带苗根柄。解旋装置同时向两侧均匀张开，3股绳的缝隙变小，使均布的30棵海带苗固定在苗绳上。夹苗器继续上移至初始位置。解旋装置31个夹爪张开，释放夹苗完成后的成品苗绳，从而完成整个夹苗的过程。

下面对本发明进一步举例说明：

如图1所示：

夹苗作业时，系统控制解旋装置的夹爪张开，送绳装置将待夹苗的苗绳(直径)送至解旋装置的31个夹爪前，夹爪间距为70mm，输送苗绳供夹苗的长度段为2米～2.3米。夹爪分30段夹住苗绳后，均匀收缩至每段长度为50mm，此时海带苗绳每段处于松弛状态。动作到位后，系统控制1号电磁阀动作，使安装在移动架上的夹苗器手指紧密合拢，通过伺服电机驱动与主动齿轮啮合的齿条带动插苗装置至上而下插入到苗绳的下沿。在插入3股绳缝隙时，开启压缩空气开关驱动振荡器快速振荡，激励移动架的振动，使夹苗器并拢的手指在左右2～3毫米的幅度来回移动，在下插的过程中避开单股绳的中心位置，防止夹苗器端部与苗绳的中心顶死。

夹苗器端部到达苗绳下沿后，振荡器停止振荡。夹苗器手指左右扩开，手指内侧间距为10mm。苗盒输送装置将载有30棵整齐水平排列的海带苗苗盒送至苗绳的下方，海带苗与苗绳平行，与夹苗器手指垂直，每棵海带苗的根柄与对应的夹苗器手指端部的方孔、六边形空轴线平行。夹苗手指扩开后继续下行，至手指端部的方形孔轴心线与海带苗根柄轴心线基本重合。夹苗器手指气缸的2号电磁阀动作，夹苗器手指轻微合拢夹住海带苗根柄后提升至苗绳上沿，手指张开释放海带苗根柄。解旋装置同时向两侧均匀张开，3股绳的缝隙变小，使均布的30棵海带苗固定在苗绳上。夹苗器继续上移至初始位置。解旋装置31个夹爪张开，释放夹苗完成后的成品苗绳，完成整个夹苗的过程。空苗盒撤离，新苗盒准备就位，插苗装置、夹苗装置、解旋装置等复位，等待下一次夹苗流程。

整个夹苗器结构紧凑，可复制30个，在宽度方向上按间隔排列。夹苗器间距仅为50mm，采用2个手指气缸驱动30对左右夹苗手指的开合，减少了海带苗夹苗装置的复杂度。海带夹苗采用手指平移夹紧和张开的方式，可以提高夹持海带根柄的对中性，减少因夹持偏移而带动海带根柄过度的左右移动。30个夹苗器装置同时插入、夹苗，大幅提高了工作效率，有效解决了现有海带插苗机半自动插苗速度比人工慢，效率低，根系容易受损的问题。本发明适用于大规模海带苗快速植苗缺人工、缺有效装备的难题，本方法形成状装置自动化程度高，对操作人员的要求低，便于推广应用。

需要说明的是，本实施方式中提及的左右和前后的方向与附图表示的方向一致，但实际可以互换，因此不作为对本发明保护范围的限定。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。