一种食用菌液体接种装置的制作方法

本发明涉及食用菌生产机械技术领域,更具体地说，它涉及一种食用菌液体接种方法及其装置。

背景技术：

食用菌工厂化栽培是最具现代农业特征的产业化生产方式。目前，工厂化生产将进入成熟、快速发展阶段，但作为食用菌工厂化生产的关键环节，液体接种技术还很落后。现有技术中，液体菌种的接种还停留在人工接种的阶段，接种时，一手持接种喷枪，一手完成培养容器的卸盖及上盖。这种接种操作在实际生产过程中存在以下问题：①自动化程度低，劳动强度大，拔盖、接种、扣盖各个工序都是手工操作，协调性不好，生产效率低；②因为是人工扣动喷枪扳机接种，所以每袋的接种量不一致，造成菌包的发菌状态一致性不好；③各个工序来回切换费时长，菌种接种时，盖的打开时间较长，进而导致培养容器外的浮游杂菌侵入，影响菌种质量。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动化程度高、效率高、接种均匀、可有效防止浮游菌侵入的食用菌液体接种装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种食用菌液体接种装置，包括机架和设在机架上用于运输托盘的水平运输机构，培养容器纵横排列于所述托盘内，所述水平运输机构沿托盘的运输方向间隙设置有若干用于阻挡托盘移动的挡料机构，所述机架于最前端的挡料机构上方还设置有用于将托盘内的培养容器瓶身进行夹紧的定位机构；用于将瓶盖打开的开盖机构和能够实现为托盘内所有培养容器同时均匀接种的接种管路机构；当沿水平运输机构运输方向上最前端的挡料机构挡住货物时，产生一检测信号，该检测信号传送至一控制装置；所述控制装置响应于该检测信号依次控制所述定位机构、开盖机构和接种管路机构；

其中，控制装置控制定位机构对培养容器瓶身进行夹紧后，控制开盖机构将瓶盖拔出移至一侧，并控制接种管路机构向培养容器均匀接种；

另外，当均匀接种后，控制装置还控制开盖机构回到原先位置将瓶盖盖上，并控制挡料机构退出货物的运输路径后并再次进入。

优选的，所述水平运输机构包括电机、链条、以及架设于所述机架上的一排送料辊，所述电机的输出轴以及送料辊的两端均设有与链条啮合的齿轮，所述电机通过链条带动送料辊传动。

优选的，所述挡料机构包括竖直设置于送料辊下方的第一升降气缸和挡板，所述挡板与第一升降气缸的活塞杆固定连接，沿水平运输机构运输方向上最前端的挡料机构于送料辊左、右两侧分别设置有红外接收器和红外发射器，所述第一升降气缸的气路与所述控制装置连通，所述红外接收器、红外发射器与所述控制装置电连接。

优选的，所述定位机构包括呈长方形框体设置的第一工作台，所述第一工作台下方沿其长度方向间隙设置有若干定位单元，每个所述定位单元由呈轴对称设置的左夹板和右夹板组成，每块左夹板均固定于一控制其向对应的右夹板移动的第一连接板上，所述第一连接板连接有第一平移气缸，所述右夹板均固定于一控制其向对应的左夹板移动的第二连接板上，所述第二连接板连接有第二平移气缸，所述左夹板沿其长度方向开设有若干第一圆弧形缺口，所述右夹板于对应位置开设有第二圆弧形缺口，所述第一圆弧形缺口与第二圆弧形缺口围成一个与培养容器瓶身相互配合的圆形，所述第一平移气缸、第二平移气缸的气路均与所述控制装置连通。

优选的，所述开盖机构包括呈长方形框体设置的第二工作台，所述第二工作台内沿其长度方向间隙设置有若干开盖单元，每个所述开盖单元由长条形的固定块和位于固定块两侧且与其相互平行的左滑块和右滑块组成，每个所述开盖单元沿第二工作台宽度方向间隙设置有若干开盖组件，每个开盖组件由用于与培养容器盖子顶端相抵接的压盖部和位于培养容器外围的左拔盖部和右拔盖部组成，所述压盖部包括与所述固定块底端相连且向下设置的外管，所述外管内滑动配合有内管，所述内管底端固定有压块，所述压块与所述外管之间连接有弹簧，所述左拔盖部和右拔盖部包括分别与左滑块和右滑块底端固定连接的左弹簧和右弹簧，所述左弹簧底端固定连接有左挤压块，所述右弹簧底端固定连接有右挤压块，所述第二工作台连接有控制其上下运动的第二升降气缸，所述左滑块均固定于一控制其向固定块一侧移动的第三连接板上，所述第三连接板连接有第三平移气缸，所述右滑块均固定于一控制其向固定块一侧移动的第四连接板上，所述第四连接板连接有第四平移气缸，且所有的开盖组件均连接于一控制其沿第一工作台长度方向移动的第五平移气缸，所述第二升降气缸、第三平移气缸、第四平移气缸、第五平移气缸的气路均与所述控制装置连通。

优选的，所述接种管路机构包括第三工作台，所述第三工作台连接有控制其上下运动的第三升降气缸，所述第三平移气缸的气路与所述控制装置连通，所述第三工作台底部于每个培养容器正上方固定有竖直设置的注射管，所述注射管连接有液体接种枪，所述液体接种枪包括气体存储腔和液体存储腔，所述气体存储腔和液体存储腔均为封闭式圆柱状腔体，且此两者由连接管互相固定连接实现连通；所述气体存储腔顶部的壁面上固定有进液管，所述进液管管口与发酵罐连接，从而使发酵罐中的液体菌种加压后可依次经过进液管注入到气体存储腔内，再经所述的连接管进入到液体存储腔；所述液体存储腔壁面上设有若干个出液管，所述出液管管口处连有软管，软管的另一端固定连有喷嘴，每个喷嘴分别与对应的注射管连通，所述喷嘴内壁上固定有若干呈分体设置的橡胶片，所有的橡胶片围成一个完整的圆形。

优选的，所述控制装置包括plc控制器和多个分别用于控制第一至第五平移气缸、第一至第三升降气缸的电磁阀，多个所述电磁阀与plc控制器电连接。

优选的，所述机架顶端两侧向内延伸形成限位板，两侧的限位板与盛放培养容器的托盘滑动配合。

优选的，所述左挤压块于水平方向沿内侧延伸形成左圆弧板，所述右挤压块于水平方向沿内侧延伸形成右圆弧板，所述左圆弧板和右圆弧板围成一个与培养容器瓶颈相互配合的圆形。

为实现上述目的，本发明还提供了一种食用菌液体接种方法，用于实现自动高效均匀接种，包括以下步骤：

a.利用水平运输机构将盛放培养容器的托盘运输至定位机构下方的挡料机构处；

b.挡料机构在挡住货物时，产生一检测信号，该检测信号传送至控制装置,控制装置控制定位机构对培养容器瓶身进行夹紧；

c.夹紧后控制装置控制开盖机构将瓶盖拔出并移至一侧；

d.瓶盖被拔出后控制装置控制接种管路机构向培养容器注射菌种；

e.接种完成后，控制装置控制开盖机构重新回到原先位置并将瓶盖盖上；

f．盖上瓶盖后控制机构控制挡料机构退出货物的运输路径后并再次进入等待下一个托盘。

该技术方案与现有技术相比具有：能够同时对纵横排列的培养容器进行均匀接种，各工序自动化程度高，效率高，相邻两个托盘内的培养容器接种的间隔时间短，可有效防止浮游菌侵入。

附图说明

图1为本发明一种食用菌液体接种装置实施例的立体结构图；

图2为定位机构处的立体结构图；

图3为开盖机构处的立体结构图；

图4为开盖组件处的立体结构图；

图5为液体接种枪的立体结构图；

图6为喷嘴内壁上橡胶片的结构示意图；

图7为图1中a处的局部放大图；

图8为图1中b处的局部放大图。

图中：1、机架；11、限位板；2、水平运输机构；21、送料辊；3、挡料机构；31、第一升降气缸；32、红外接收器；33、红外发射器；34、挡板；4、定位机构；41、第一工作台；42、定位单元；421、左夹板；422、右夹板；43、第一连接板；44、第一平移气缸；45、第二连接板；46、第二平移气缸；4211、第一圆弧形缺口；4221、第二圆弧形缺口；5、开盖机构；51、第二工作台；52、开盖单元；521、固定块；522、左滑块；523、右滑块；52a、开盖组件；52a1、压盖部；52a2、左拔盖部；52a3、右拔盖部；52a11、外管；52a12、内管；52a13、压块；52a14、弹簧；52a21、左弹簧；52a22、左挤压块；52a23、左圆弧板；52a31、右弹簧；52a32、右挤压块；52a33、右圆弧板；53、第二升降气缸；54、第三连接板；55、第三平移气缸；56、第四连接板；57、第四平移气缸；58、第五平移气缸；6、接种管路机构；61、第三工作台；62、第三升降气缸；63、注射管；64、液体接种枪；641、气体存储腔；642、液体存储腔；643、进液管；644、出液管；645、软管；646、喷嘴；6461、橡胶片。

具体实施方式

参照图1至图8对本发明的实施例做进一步说明。

参见图1，一种食用菌液体接种装置，用于实现自动高效均匀接种，包括机架1和设在机架1上用于运输托盘的水平运输机构2，培养容器纵横排列于托盘内，水平运输机构2沿托盘的运输方向间隙设置有若干用于阻挡托盘移动的挡料机构3，托盘位于相邻两个挡料机构3之间，机架1上于最前端的挡料机构3上方还设置有接种管路机构6，当最前方的挡料机构3物时，产生一检测信号，该检测信号传送至控制装置，控制装置控制定位机构4对培养容器瓶身进行夹紧后，控制开盖机构5将瓶盖拔出移至一侧，并控制接种管路机构6向培养容器均匀注射菌种；接种完成后，控制装置控制开盖机构5回到原先位置将瓶盖盖上，并控制挡料机构3退出货物的运输路径后并再次进入等待下一个托盘，该技术方案各个工序均实现自动化，通过接种管路机构6实现均匀接种，且相邻托盘上的培养容器间隔时间短，可有效防止浮游菌侵入。

以下描述具体工作方式：

参见图7，水平运输机构2包括电机（图中未示出）、链条（图中未示出）、以及架设于机架1上的一排送料辊21，电机的输出轴以及送料辊21的两端均设有与链条啮合的齿轮（图中未示出），电机通过链条带动送料辊21传动，进而带动送料辊21上的托盘进入接种区；

参见图7，挡料机构3包括竖直设置于送料辊21下方的第一升降气缸31和挡板34，挡板34与第一升降气缸31的活塞杆固定连接，第一升降气缸31工作活塞杆上下运动可以带动挡板34上下移动，进而实现挡料机构3退出或进入运输路径，当托盘进入接种区后运输至最前端的挡板34时，托盘挡住红外信号，红外接收器32收不到红外发射器33发射的信号，向控制装置发送一检测信号，控制装置响应于该检测信号依次控制定位机构4、开盖机构5和接种管路机构6进行工作；

参见图2，定位机构4包括呈长方形框体设置的第一工作台41，第一工作台41下方沿其长度方向间隙设置有若干定位单元42，每个定位单元42由呈轴对称设置的左夹板421和右夹板422组成，在水平运输机构2的带动下，将托盘中纵横排列的培养容器纵横排列输送至左夹板421和右夹板422之间，每个培养容器分别对应于第一圆弧形缺口4211与第二圆弧形缺口4221围成的圆形正下方位置，控制装置控制第一平移气缸44与第二平移气缸46同时驱动，带动与其固定连接的第一连接板43和第二连接板45前后运动，进而带动左夹板421和右夹板422向内做相对运动，第一圆弧形缺口4211与第二圆弧形缺口4221刚好可以与培养容器瓶身相互配合进行夹紧，接触面积更大，可以提供更大的摩擦力，进而更好地起到定位作用；

参见图3和图4，开盖机构5包括呈框体状设置的第二工作台51，第二工作台51内沿长度方向间隙设置有若干开盖单元52，每个开盖单元52由长条形的固定块521和位于固定块521两侧且与其相互平行的左滑块522和右滑块523组成，每个开盖单元52沿第二工作台51宽度方向间隙设置有若干开盖组件52a，每个开盖组件52a下方对应一个培养容器，控制装置控制第二升降气缸53工作，带动第二工作台51上下运动进而带动固定块521、左滑块522和右滑块523上下运动，控制装置控制第三平移气缸55和第四平移气缸57工作，带动与其固定连接的第三连接板54和第四连接板56前后运动，进而分别带动左滑块522和右滑块523向固定块521一侧（内侧）滑移，每个开盖组件52a由压盖部52a1、左拔盖部52a2和右拔盖部52a3组成，压盖部52a1位于培养容器正上方，左拔盖部52a2和右拔盖部52a3分别位于培养容器外围处，压盖部52a1包括固定于固定块521底端的外管52a11、与其滑动配合的内管52a12、弹簧52a14、和压块52a13组成，左拔盖部52a2包括固定于左滑块522底端的左弹簧52a21、左挤压块52a22和左圆弧板52a23，右拔盖部52a3包括固定于右滑块523底端的右弹簧52a31、右挤压块52a32和右圆弧板52a33，在实际开盖过程中，控制装置先控制第二升降气缸53带动压盖部52a1、左拔盖部52a2和右拔盖部52a3一起向下运动，压盖部52a1的压块52a13与培养容器顶端抵触后发生收缩，压盖部52a1一方面可以起到支撑的作用（作为其中一个受力点），同时可以将部分倾斜的盖子压平，此时，左拔盖部52a2和右拔盖部52a3分别位于培养容器瓶体外围处，控制装置再同时控制第三平移气缸55和第四平移气缸57驱使左滑块522下方的左拔盖部52a2、右滑块523下方的右拔盖部52a3同时向内靠拢，起初左挤压块52a22与右挤压块52a32与瓶体发生抵触，且此时上方的左弹簧52a21和右弹簧52a31处于弯曲状态（左弹簧52a21和右弹簧52a31顶端位置相对于底端位于内侧），然后控制装置控制第二升降气缸53活塞杆向上运动，整个开盖组件52a向上发生移动，当移动至瓶颈处时，弹簧52a14恢复到原先的位置，使左挤压块52a22和右挤压块52a32向内运动，将瓶颈扣住配合压盖部52a1向上运动后将盖子拔出，拔出后控制装置控制第五平移气缸58将整个开盖组件52a平移至一侧；该技术方案自动化程度高，且能够实现批量加工，通过压盖部52a1和左拔盖部52a2右拔盖部52a3相互配合实现自动开盖，开盖时间很短，几乎不受外部环境影响，保证接种质量，提高接种效率；

参见图5、图6和图8，第三工作台61连接有控制其上下运动的第三升降气缸62，第三工作台61底部于每个培养容器正上方固定有竖直设置的注射管63，当盖子拔出后，控制装置控制第三升降气缸62工作，带动第三工作台61向下运动，通过注射管63对培养容器进行接种，接种完成后第三升降气缸62带动注射管63退出接种程序；控制装置控制第五平移气缸58将所有的开盖组件52a带回预先设定位置，并控制第二升降气缸53的活塞杆向下运动，将瓶盖盖上，盖上瓶盖后控制机构控制挡料机构3退出货物的运输路径后并再次进入等待下一个托盘；该技术方案中，注射管63另一端连接液体接种枪64，这种液体接种枪64包括气体存储腔641和液体存储腔642，气体存储腔641和液体存储腔642均为封闭式圆柱状腔体，且此两者相互连通；气体存储腔641顶部的壁面上固定有进液管643，进液管643管口通过橡胶管与发酵罐连接，从而使发酵罐中的液体菌种加压后可经过进液管643注入到气体存储腔641内，再经连接管进入到液体存储腔642；液体存储腔642壁面上设有若干个出液管644；出液管644管口处连有软管645，软管645的另一端固定连有喷嘴646，每个喷嘴646与注射管63相互联通，在实际接种过程中，发酵罐中的液体菌种加压后依次经进液管643注入到密封的气体存储腔641内，再经连接管进入到液体存储腔642，液体菌种的进入，占据了一定的空间，从而使得气体存储腔641内的压强增大，喷嘴646内壁上固定有若干呈分体设置的橡胶片6461，所有的橡胶片6461围成一个完整的圆形（类似于市场上“尖叫”运动饮料的瓶盖设计），当压强增大时，喷嘴646橡胶片6461被冲开，喷嘴646处于开启状态，由于气体存储腔641与液体存储腔642是相互连通的，且此时气体存储腔641内具有较大的压强，当喷嘴646处于开启状态时，液体菌种在压强的作用下，经过若干个喷嘴646被强行挤压出来，从而达到给培养基均匀接种的目的；实际生产过程中，气体存储腔641一端可以连接充气设备如气压泵等，以便对气体存储腔641进行充气，使其达到工作所需的气压，从而更加精确地控制液体菌种的流速。

参见图7，进一步，在机架1顶端两侧向内延伸形成限位板11，两侧的限位板11与盛放培养容器的托盘滑动配合，这样可以防止托盘在运输过程中左右移动，进而保证托盘按照预定轨迹运输至预定位置处进行作业。

参见图4，进一步，左挤压块52a22于水平方向沿内侧延伸形成左圆弧板52a23，右挤压块52a32于水平方向沿内侧延伸形成右圆弧板52a33，左圆弧板52a23和右圆弧板52a33围成一个与培养容器瓶颈相互配合的圆形，在向上拔盖的过程中，左圆弧板52a23和右圆弧受到弹簧52a14恢复原状时向内的弹力作用下相互扣合，牢牢地将瓶盖扣住，防止其掉落，配合压盖部52a1更好地起到限位作用。

另外，控制装置包括plc控制器和多个分别用于控制第一至第五平移气缸58、第一至第三升降气缸62的电磁阀，多个所述电磁阀与plc控制器电连接。本实施例未给出控制装置的具体电路图，而电磁阀与气缸的连接方式也为较简单的技术手段，本领域技术人员应当能够理解其工作原理。

本发明还提供了一种食用菌液体接种方法，包括以下步骤：

a.利用水平运输机构2将盛放培养容器的托盘运输至定位机构4下方的挡料机构3处；

b.挡料机构3在挡住货物时，产生一检测信号，该检测信号传送至控制装置,控制装置控制定位机构4对培养容器瓶身进行夹紧；

c.夹紧后控制装置控制开盖机构5将瓶盖拔出并移至一侧；

d.瓶盖被拔出后控制装置控制接种管路机构6向培养容器注射菌种；

e.接种完成后，控制装置控制开盖机构5重新回到原先位置并将瓶盖盖上；

f．盖上瓶盖后控制机构控制挡料机构3退出货物的运输路径后并再次进入等待下一个托盘。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。