一种机械嫁接用苗木夹持机构

1.本发明涉及嫁接装置，确切地说是一种机械嫁接用苗木夹持机构。


背景技术：

2.我国是葡萄种植大国，鲜食葡萄的种植面积及产、消量均居世界第一。嫁接栽培可丰富品种、改善品质、提高生态抗逆性，是目前葡萄繁育的主要途径。机械嫁接采用嫁接机械完成嫁接过程，相比于传统的手工嫁接，具有嫁接效率高、工人劳动强度小、嫁接质量易保证等优势，对实现育苗的工厂化生产、促进葡萄种植行业的健康发展，具有重要现实意义。
3.相比蔬菜机械嫁接装备，苗木机械嫁接装备的研究起步较晚，成果较少。见诸文献报道的葡萄苗木嫁接机产品仅有德国wahler公司的omega-uno型半自动葡萄嫁接机，以及烟台农业机械科学研究所研制的pjj-50 型葡萄嫁接机。半自动嫁接机相比手工嫁接可显著提高嫁接效率，但同时也存在自动化程度低、嫁接质量依赖操作者水平、嫁接效率不易进一步提高等问题。
4.近年来，随着用工成本的增加和技术工人的流失，半自动嫁接机已逐渐无法满足行业发展的需要，亟需研究自动化程度更高的苗木机械嫁接装备。
5.授权公告号cn110651622b的中国发明专利，公开了一种用于苗木自动嫁接的切削接合装置，其包括支架、切削接合机构和砧木移动机构，切削接合机构设有固定座、移动座，移动座设置在固定座的上方，固定座与支架连接，移动座的一端的底部设有嫁接刀片，移动座受驱动上下运动带动嫁接刀片运动完成切割动作；固定座连接设置穗木支撑组件、砧木支撑组件，穗木支撑组件设有穗木前支座、穗木后支座，穗木前支座由气缸驱动上下运动；砧木支撑组件设有砧木前支座、砧木后支座，砧木前支座与砧木移动机构相连接，砧木移动机构驱动砧木前支座上下运动。
6.授权公告号cn110663376b的中国发明专利，公开了一种自动嫁接用砧木与穗木支撑机构，包括穗木支撑组件、砧木支撑组件：穗木支撑组件设有穗木前支座、穗木后支座，穗木前支座、穗木后支座分别设置在移动座两侧；砧木支撑组件设有砧木前支座、砧木后支座，砧木前支座、砧木后支座分别设置在移动座下方两侧；穗木前支座、砧木前支座分别与驱动部件连接，穗木前支座、砧木前支座受驱动在竖直方向移动。
7.上述技术提供了一种苗木自动嫁接装置，但存在以下不足：首先，未配置用于切削过程的夹紧组件，为防止砧木、穗木在切削过程出现位置偏移，影响嫁接质量，需另外使用作业机械手协助完成切削接合过程，作业机械手的使用增加了设备成本和系统控制难度。
8.其次，未配置用于排苗过程的夹紧组件，接合好的嫁接苗仅由上行的砧木前支座支撑，为防止其倾斜增加排苗难度，亦需作业机械手配合夹紧，进一步增加了系统控制难度，也使机械手末端执行器的结构更为复杂。
9.第三，砧木移动机构的设计不够合理，一方面，其布置在嫁接刀右侧，使接合好的
嫁接苗无法直接向右侧运动排出，而只能先向左侧运动到空隙较大处、再向前运动排出，增大了排苗作业难度；且，随行电磁铁与移动座间接触面积较小、且间隙不易调整，其工作性能不可靠。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题是提供一种机械嫁接用苗木夹持机构，该机构可用于机械嫁接过程中砧木、穗木的定位与可靠夹持，辅助完成其切削、接合及排苗作业。。
11.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：一种机械嫁接用苗木夹持机构，包括苗木支撑组件、切削夹紧组件和排苗夹紧组件；所述苗木支撑组件设有穗木动支座、穗木定支座、砧木动支座和砧木定支座；穗木动支座、穗木定支座分别设置在嫁接刀片前、后两侧，砧木定支座设置在穗木定支座正下方，砧木动支座设置在砧木定支座正前方；穗木动支座和砧木动支座均在相应驱动机构作用下沿竖直方向上下运动；所述切削夹紧组件设有夹紧气缸、气缸座、夹具体、砧木压块和穗木压块；夹紧气缸采用杠杆气缸，通过气缸座安装在底板上；夹具体套装在夹紧气缸的连杆上，夹具体设有砧木压块槽和穗木压块槽；砧木压块、穗木压块分别套装在砧木压块槽和穗木压块槽内，砧木压块、穗木压块与夹具体其形成移动副；夹紧气缸的伸出、缩回分别对应切削夹紧组件的夹紧、松开状态；夹紧气缸伸出时为夹紧状态，穗木压块处于穗木动支座正上方，砧木压块处于砧木动支座与砧木定支座之间的正上方；使砧木压块压紧定位砧木，穗木压块压紧定位穗木；切削之后，砧木一端卡在嫁接刀片上ω切削刃外侧，砧木中部搭在砧木动支座上；此时，上行的部件包括：嫁接刀片及带动其上行的移动座等、砧木动支座及带动其上行的支座移动机构、砧木、穗木，穗木卡在ω切削刃内侧；夹紧气缸缩回时为松开状态，穗木压块与砧木压块可避开上行的穗木动支座和砧木；砧木压块置于砧木动支座与砧木定支座之间，可使定支座处砧木承受较大支反力，夹紧及切削效果更好；切削后，嫁接刀、砧木动支座、切好的砧木苗以及穗木动支座均需上行，上述设置避免与处于松开状态的穗木压块与砧木压块发生干涉；所述排苗夹紧组件设有排苗滑台、立柱、立柱安装座、压苗气缸、压苗气缸座、连接座、压苗块；排苗滑台采用直线导轨式滑台气缸，安装在底板上；立柱通过立柱安装座安装在排苗滑台上，可随其滑台移动；连接座安装在立柱上；压苗气缸通过压苗气缸座安装连接座上；压苗块安装在压苗气缸活塞杆末端。
12.采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：（1）设置了切削夹紧组件用于切削过程中砧木、穗木的夹紧；当砧木放置在砧木动支座和砧木定支座之上、穗木放置在穗木动支座和穗木定支座之上后，可控制夹紧气缸伸出，砧木压块和穗木压块即随夹具体运动，将砧木、穗木夹紧，以防止其在切削过程中位置偏移，影响切削质量。
13.（2）设置了排苗夹紧组件用于排苗过程中嫁接苗的夹紧；当砧木苗与穗木苗完成接合后，压苗气缸带动压苗块下行，夹紧嫁接苗，可防止嫁接苗倾斜或在排苗过程中滚落而使排苗过程失败；而后排苗滑台动作，将嫁接苗排出。 排苗夹紧组件除排苗滑台之外的其它部件，以及支座移动机构中除随行架之外的其它部件，均直接或间接安装在排苗滑台上，当排苗滑台动作，其滑台伸出时，上述各部件同时向外运动，带动嫁接苗处于砧木动支座和压苗块夹紧状态中向外运动排出。
14.（3）砧木动支座的驱动机构，其布置在切削机构前侧，方便嫁接苗从嫁接刀右侧排出，简化了排苗过程，降低了排苗难度。
15.（4）通过设置切削夹紧组件、排苗夹紧组件，使整个过程不再需要作业机械手的配合，系统控制难度及设备成本有效降低。
16.进一步的优选技术方案如下：所述的砧木压块、穗木压块均通过压簧、连接螺栓与夹具体相连；压簧设有个，分别套装在砧木压块槽和穗木压块槽内；连接螺栓设有个，其下端分别安装在所述砧木压块、穗木压块上，连接螺栓上端穿过压簧，套装在夹具体上。
17.通过设置压簧，可使切削夹紧组件满足不同粗度苗木可靠夹持的需要，设置连接螺栓，可防止砧木压块、穗木压块脱离夹具体。
18.所述的穗木动支座与穗木定支座上均设有用于放置穗木的半圆弧槽，砧木动支座与砧木定支座上均设有用于放置砧木的半圆弧槽，砧木压块与压苗块上分别设有用于压紧砧木的浅圆弧槽，穗木压块上设有用于压紧穗木的浅圆弧槽；且当所述切削夹紧组件处于夹紧状态时，上述四个半圆弧槽和三个浅圆弧槽的中轴线均分布在同一竖直面内。几个圆弧槽的中轴线在同一竖直面上，可使砧木、穗木上下对齐，使接合过程更易完成，提高嫁接成功率。
19.支撑部件上半圆弧槽和夹紧部件上浅圆弧槽的配合使用，可方便砧木、穗木的定位、夹紧，提高切削与嫁接的精准度；同时，也使其能适应不同粗度砧木、穗木的夹持。
20.所述的穗木动支座的后端设有与嫁接刀片外侧形状相匹配的凹槽，穗木定支座的前端设有与嫁接刀片内侧形状相匹配的凸块，凹槽与凸块之间设有间隙，间隙容纳嫁接刀片通过；砧木定支座设有与嫁接刀片形状相匹配的容刀槽。
21.通过设置凹槽与凸块，可以有效减少穗木动支座、穗木定支座之间的间隔，且使上述间隔与嫁接刀片完美匹配配合，增加切削过程中对穗木的支撑，提高切削精度，减少切削压力造成的损伤；通过设置容刀槽，可加切削过程中对砧木的支撑，提高切削精度，减少切削压力造成的损伤，同时也确保可顺利切断砧木。
22.所述穗木动支座由抬升气缸驱动；抬升气缸采用双轴双杆气缸，通过l形连接座安装在固定座上；穗木动支座安装在抬升气缸的活塞杆末端。
23.穗木动支座抬起，一方面可将穗木除料带离作业区，另一方面，其底面可挡住上行的砧木苗，配合完成接合作业。
24.所述的支座移动机构设有连接板、滑轨、滑块、挡块、电磁铁座、随行电磁铁、固定电磁铁及随行架；连接板安装在所述立柱上，连接板作为其它部件的安装基础；滑块安装在滑轨上，滑轨安装在连接板上；档块安装在连接板上、滑轨下部，档块前端可挡住滑块避免其从滑轨脱离；“凹”字形电磁铁座安装在滑块上，随滑块移动；固定电磁铁、随行电磁铁分别安装在电磁铁座左、右两侧，砧木动支座安装在电磁铁座中部；随行架安装在移动座上，安装位置可调；可通过调整其安装位置改变其与随行电磁铁间距离。
25.通过设置随行架与随行电磁铁配合工作，两者接触面积大，且间隙可调，工作性能更为可靠，使支座移动机构的设计更为合理。
26.随行电磁铁的作用，是使砧木动支座可以托着砧木随嫁接刀一起向上运动，因为砧木的一端卡在嫁接刀上，砧木比较长，若没有动支座的支撑，会使另一端下垂，无法完成
接合过程。嫁接刀安装在移动座上，随行架亦安装在移动座上，随行电磁铁吸在随行架上后，就可以带动砧木动支座和移动座一起运动了。
27.所述的随行架的前端与随行电磁铁的工作面相对，两者间隙较小，当随行电磁铁得电后，可吸附在随行架上，使砧木动支座可以托着砧木随嫁接刀片一起向上运动，以确保砧木、穗木顺利接合；固定电磁铁的工作面与连接座左端内侧面相对，两者间隙较小，当固定电磁铁得电后，可吸附在连接座上，使砧木动支座可以停在砧木、穗木接合位置，以支撑着接合后的嫁接苗。
28.固定电磁铁的作用，是使砧木动支座可以支撑着接合后的嫁接苗。接合前，砧木、穗木分别卡在ω切削刃的外侧和内侧随嫁接刀一起上行；接合位置接合时，砧木、穗木分别被穗木动支座下端面和挡条挡住，嫁接刀向上抽离，砧木、穗木接合；此时，亦需要砧木动支座停在接合位置，继续支撑砧木；因此，这时，随行电磁铁应失电，使砧木动支座和移动座脱离，同时电磁铁得电，使砧木动支座停在接合位置。
29.所述立柱上设有行程开关，当砧木动支座支撑砧木运动至抬起的穗木动支座的下底面时，行程开关触发，随行电磁铁失电，同时固定电磁铁得电。
30.上述设置，使砧木动支座可支撑砧木随嫁接刀片一起向上运动，运动至砧木与穗木接合位置处，行程开关触发，固定电磁铁得电、随行电磁铁失电，砧木动支座支撑砧木停在接合位置处。
附图说明
31.图1为本发明实施例的总体结构示意图（切削装置）。
32.图2为本发明实施例的苗木支撑组件结构示意图一。
33.图3为本发明实施例的苗木支撑组件结构示意图二。
34.图4为本发明实施例的切削夹紧组件结构示意图。
35.图5为本发明实施例的排苗夹紧组件结构示意图。
36.图中：1-苗木支撑组件，2-切削夹紧组件，3-排苗夹紧组件，4-支座移动机构，11-穗木动支座，12-穗木定支座，13-砧木动支座，14-砧木定支座，15-嫁接刀片，16-抬升气缸，17-l形连接座，18-固定座，19-移动座，21-夹紧气缸，22-气缸座，23-夹具体，24-砧木压块，25-穗木压块，26-底板，27-压簧，28-连接螺栓，31-排苗滑台， 32-立柱，33-立柱安装座，34-压苗气缸，35-压苗气缸座，36-连接座，37-压苗块，41-连接板，42-滑轨，43-滑块，44-挡块，45-电磁铁座，46-随行电磁铁，47-固定电磁铁，48-随行架。
具体实施方式
37.下面结合实施例，进一步说明本发明。
38.参见图1-图5可知，本发明的一种机械嫁接用苗木夹持机构，由苗木支撑组件1、切削夹紧组件2和排苗夹紧组件3组成。
39.结合图1、图2可知，所述苗木支撑组件1设有穗木动支座11、穗木定支座12、砧木动支座13和砧木定支座14；穗木动支座11、穗木定支座12分别设置在嫁接刀片15前、后两侧，砧木定支座14设置在穗木定支座12正下方，砧木动支座13设置在砧木定支座14正前方；穗木动支座11和砧木动支座13均可在相应驱动机构作用下沿竖直方向上下运动。
40.结合图1、图4可知，所述切削夹紧组件2设有夹紧气缸21、气缸座22、夹具体23、砧木压块24和穗木压块25；夹紧气缸21采用杠杆气缸，通过气缸座22安装在底板26上；夹具体23套装在夹紧气缸21的连杆上，其上设有砧木压块槽和穗木压块槽；砧木压块24、穗木压块25分别套装在夹具体23的砧木压块槽和穗木压块槽内，与其形成移动副。
41.结合图1、图5可知，所述排苗夹紧组件3设有排苗滑台31、立柱32、立柱安装座33、压苗气缸34、压苗气缸座35、连接座36、压苗块37；排苗滑台31采用直线导轨式滑台气缸，安装在底板26上；立柱32通过立柱安装座33安装在排苗滑台31上，可随其滑台移动；连接座36安装在立柱32上；压苗气缸34通过压苗气缸座35安装连接座36上；压苗块37安装在压苗气缸34的活塞杆末端。
42.砧木压块24、穗木压块25通过压簧27、连接螺栓28与夹具体23相连；所述压簧设有2个，分别套装在砧木压块槽和穗木压块槽内，砧木压块24、穗木压块25与夹具体23之间；所述连接螺栓28设有2个，其下端分别安装在所述砧木压块24、穗木压块25上，上端穿过压簧27，套装在夹具体23上。
43.通过设置压簧27，可使切削夹紧组件2满足不同粗度苗木可靠夹持的需要，设置连接螺栓28，可防止砧木压块、穗木压块脱离夹具体23。
44.夹紧气缸21的伸出、缩回分别对应切削夹紧组件2的夹紧、松开状态；在夹紧状态时，穗木压块25处于穗木动支座11正上方，砧木压块24处于砧木动支座13与砧木定支座14之间的正上方；在松开状态时，穗木压块25与砧木压块24可避开上行的穗木动支座11和砧木。
45.砧木压块24置于砧木动支座13与砧木定支座14之间，可使定支座14处砧木承受较大支反力，夹紧及切削效果更好；切削后，嫁接刀、砧木动支座13、切好的砧木苗以及穗木动支座11均需上行，应避免与处于松开状态的穗木压块25与砧木压块24发生干涉。
46.穗木动支座11与穗木定支座12上均设有用于放置穗木的半圆弧槽，砧木动支座13与砧木定支座14上均设有用于放置砧木的半圆弧槽，砧木压块24与压苗块37上设有用于压紧砧木的浅圆弧槽，穗木压块25上设有用于压紧穗木的浅圆弧槽；且当所述切削夹紧组件2处于夹紧状态时，上述四个半圆弧槽和三个浅圆弧槽的中轴线均分布在同一竖直面内。
47.支撑部件上半圆弧槽和夹紧部件上浅圆弧槽的配合使用，可方便砧木、穗木的定位、夹紧，提高切削与嫁接的精准度；同时，也使其能适应不同粗度砧木、穗木的夹持。
48.结合图1、图3可知，穗木动支座11的后端设有与嫁接刀片15外侧形状相匹配的凹槽，穗木定支座12的前端设有与嫁接刀片15内侧形状相匹配的凸块，凹槽与凸块之间设有间隙，间隙容纳嫁接刀片15通过；所述砧木定支座14设有与嫁接刀片15形状相匹配、具有一定深度和宽度的容刀槽。
49.通过设置凹槽与凸块，可以有效减少穗木动支座11、穗木定支座12之间的间隔，且使上述间隔与嫁接刀片15完美匹配配合，增加切削过程中对穗木的支撑，提高切削精度，减少切削压力造成的损伤；通过设置容刀槽，可加切削过程中对砧木的支撑，提高切削精度，减少切削压力造成的损伤，同时也确保可顺利切断砧木。
50.所述穗木动支座11由抬升气缸16驱动；抬升气缸16采用双轴双杆气缸，通过l形连接座17安装在固定座18上；穗木动支座11安装在抬升气缸16的活塞杆末端。
51.穗木动支座11抬起，一方面可将穗木除料带离作业区，另一方面，其底面可挡住上
行的砧木苗，配合完成接合作业。
52.结合图5可知，砧木动支座13由支座移动机构4驱动，支座移动机构设有连接板41、滑轨42、滑块43、挡块44、电磁铁座45、随行电磁铁46、固定电磁铁47及随行架48；连接板41安装在所述立柱32上，作为其它部件的安装基础；滑块43安装在滑轨42上，滑轨42安装在连接板41上；档块44安装在连接板41上、滑轨42下部，档块44前端可挡住滑块43，避免其从滑轨42脱离；“凹”字形电磁铁座45安装在滑块43上，随滑块43移动；固定电磁铁47、随行电磁铁46分别安装在电磁铁座45左、右两侧，砧木动支座13安装在电磁铁座45中部；固定电磁铁47、随行电磁铁46、电磁铁座45、砧木动支座13和滑块43可沿滑轨42同步运动；随行架48安装在移动座19上，安装位置可调，可通过调整其安装位置改变其与随行电磁铁46间距离。
53.随行架48的前端与随行电磁铁46的工作面相对，两者间隙较小，当随行电磁铁46得电后，可吸附在随行架48上，使得砧木动支座13随移动座19同步运动；固定电磁铁47的工作面与连接座36左端内侧面相对，两者间隙较小，当固定电磁铁47得电后，可吸附在连接座36上，使砧木动支座13固定不动。
54.所述立柱上设有行程开关，当砧木动支座13支撑砧木运动至抬起的穗木动支座11的下底面时，行程开关触发，随行电磁铁46失电，同时固定电磁铁47得电。
55.上述设置，使砧木动支座13可支撑砧木随嫁接刀片15一起向上运动，运动至砧木与穗木接合位置处，行程开关触发，固定电磁铁47得电、随行电磁铁46失电，砧木动支座13支撑砧木停在接合位置处。
56.本实施例的优点在于：（1）设置了切削夹紧组件2用于切削过程中砧木、穗木的夹紧；当砧木放置在砧木动支座13和砧木定支座14之上、穗木放置在穗木动支座11和穗木定支座12之上后，可控制夹紧气缸21伸出，砧木压块24和穗木压块25即随夹具体23运动，将砧木、穗木夹紧，以防止其在切削过程中位置偏移，影响切削质量。
57.（2）设置了排苗夹紧组件3用于排苗过程中嫁接苗的夹紧；当砧木苗与穗木苗完成接合后，压苗气缸34带动压苗块37下行，夹紧嫁接苗，可防止嫁接苗倾斜或在排苗过程中滚落而使排苗过程失败；而后排苗滑台31动作，将嫁接苗排出。
58.（3）砧木动支座13的驱动机构，即支座移动机构4的设计更为合理；一方面，其布置在切削机构前侧，方便嫁接苗从嫁接刀右侧排出，简化了排苗过程，降低了排苗难度；另一方面，设置了随行架48与随行电磁铁46配合工作，两者接触面积大，且间隙可调，工作性能更为可靠。
59.（4）整个过程不再需要作业机械手的配合，系统控制难度及设备成本有效降低。进一步的优选技术方案如下：以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。