专利名称：日光温室加毡机构自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及日光温室自动化草毡启闭机构的设计及装置。
随着人类生活水平的不断提高，人们对蔬菜的四季均衡需求量日趋扩大。为了适应大范围、大规模温室种植需要，有必要实现温室的自动化管理。特别是温室顶棚上方的保温草毡，在低温严寒季节，为了满足昼夜生长的不同需求，要求每日必须频繁揭盖。尤其是在个体规模化管理时，此项劳动更是令人头疼，累人且耗时长，前后揭盖一次需数小时，将会极大程度地造成温室不同区域的保温受光程度不均衡。特别是在日气候变化不定的日子里，此道工序更是令人力不从心，好些人往往干脆盖棚不开，以致引起缺光性生理饥饿，造成死秧、落花、落果等现象，从整体上影响温室的生产效益！尽管目前有些新型温室在其内部空间采用了双层帘或二层幕来代替传统顶棚上置式草毡，具有易实现自动化轻巧控制等优势，但却由于使用环境条件苛刻，存在对大棚种类、空间结构、框架设计提出新要求等技术设施局限性，不适于现有广大农村传统温室中普遍推广采用。所以目前大多地方仍采用人工揭盖草毡方式，难以实现自动化管理。
本实用新型目的是要克服上述缺陷，提供一种最具普及性的廉价自动化草毡启闭机构。
本实用新型之目的是这样实现的，为了让草毡适宜机械化控制操作并简化设计，便于快捷操纵，统一管理，首先将分块草毡合体板块化，以便整个大棚草毡动作工序一次性完成，这样还可至少节省一半拉绳用量。由于草毡启闭过程伴随有重力做功，为了便于控制，消除重力影响并加以利用，本机构的动力传输过程采用自锁型蜗杆蜗轮减速机构。这样草毡的运行情况就完全从动于动力源，实现电信号的主旨指令控制，不会因断电等因素使动力消失时造成草毡的重力做功而自行闭帘。而且此类减速器具有传动比大，减速增扭效果显著，结构紧凑，传动平稳等优点，非常适宜该系统机构的动作衔接。通过相应行程开关感测牵引绳索的机械位移并转换为电信号，控制电气线路部分的动作执行，实现最终电力拖动控制。第一方案采用一长一短型双绳牵引方式执行启闭动作，长绳(9)作启毡动力拉绳，用于提升草毡，而闭毡过程则首先通过闭毡短拉绳(3)牵引草毡滚越棚顶水平区，而后便进入自行重力做功段，此时，单靠蜗杆反旋控制蜗轮运转，功段，此时，单靠蜗杆反旋控制蜗轮运转，松驰长绳(9)便可平稳完成草毡闭合过程。另外，草毡越顶机构也可采用滚轮推杠式(如图11所示)。第二方案采用无越顶式倾型棚面骨架结构(如图10所示)。取消了闭毡越顶动作环节，使整体自控化设施方案大为简化，仅需一台蜗杆减速器辅之于两只截止行程开关控制电路即可完成全部自动化工序！第三方案采用通体绳索往返大循环双向牵引翻滚方式控制草毡的开卷过程。此方案实用范围广，可以很好地适应任意形状温室棚面的启闭工况需求。仅需设置一根主动轴、一根从动轴即可实现动力流双向回转。
本实用新型优点是结构简单、设计合理、性能可靠、操作简便，一项启闭工序的完成仅需在运行前发出一次性指令，之后、自控机构便可自动执行，直至此道工序完成后自行停车。感测行程开关可以及时获取当前草毡所处状态，实现自动化管理。该类靠牵引绳索的行程距离来控制行程开关的方式具有精确度高、抗干扰能力强等特点，不会因运动系统中的某些环节出现如裹绳不均、卷绳重叠错位、惯性痴动等影响因素而造成运动超前、滞后、跳跃等运动不协调、传动失真现象，其行程控制的精确度很高，非常适合自动高效多元化控制的等级要求，可以方便地实现计算机的联机控制，进行程序化智能调控。其电气化控制线路与微机的联机过程也极其方便，仅需将线路中的手动按钮开关SBT、SBP等工作触头换接微机接口原件(光电耦合管可控硅固态开关电路)控制下的相应继电器开关触头即可，甚至可以设置多元化程序，引入专门光热传感器，拾取内外环境多样化信息，根据光照强度及光照时间控制草毡的开启面积，对棚内温度、光照度进行细微精确调控。
由于该实用新型的新颖快捷性，扩充了传统草毡的本来面貌，产生新的潜功能。不仅可用于冬季防寒保温，还可用于夏季遮阳蔽暑，起到遮阳网作用，防止正午烈日曝晒，水份过度蒸发，生态环境改变等不利因素。可以随时根据外界气候变化迅速实现温室内外环境的气候隔离。及时避免遭受突如其来的狂风、暴雨、冰雹等恶劣气候的严重危害。
以下结合
本实用新型实施例的具体结构及工作状况。
图1温室整体结构规划图(aA型闭毡图bA型启毡图cB型启毡图)图2A型启闭动力流分配图图3B型启闭动力流分配图图4拉绳、行程开关C型布置图图5拉绳、行程开关D型布置图及摆绳机构示意图图6拉绳、行程开关、摆绳套管组接放大图图7草毡、连体筋绞接局部剖视图图8C型电气化控制线路原理图图9D型电气化控制线路改装部分原理图图10无越顶式倾型骨架温室启闭机构示意图图11滚轮推杠式越顶机构示意图图12大循环式拉线牵引水平运动示意图图13大循环拉线牵引拱形棚面运动示意图图14大循环拉线牵引越顶棚面运动示意图其中1、草毡 2、钢丝连体筋3、闭毡短拉绳 4、闭毡动力轴5、轴承 6、角钢框架结构7、防雨棚 8、启毡动力轴9、启毡长拉绳 10、螺栓11、滑轮轴 12、顶棚非透光区13、闭毡从动直齿圆锥齿轮 14、扭矩传动轴15、角钢 16、电磁离合器17、启毡截止信号感测行程开关(1ST)18、行程开关控制段粗缆绳 19、轴承紧固螺栓20、闭毡主动直齿圆锥齿轮 21、平面齿轮22、启毡绳卷辊 23、蜗轮24、蜗杆 25、电机26、轴承高度调节孔 27、闭毡截止信号感测行程开关(2ST)28、闭毡绳卷辊 29、电磁离合器工控行程开关(3ST)30、凸轮直动从动杆摆绳机构 31、齿轮传动系32、圆柱凸轮机构 33、摆绳套管34、电磁离合器工控行程开关(5ST)35、时间继电器控制行程开关(4ST)36、拉绳卷绕束缚盘 37、上层草毡38、下层草毡 39、草毡缝合线40、滚轮推杠 41、齿条42、齿轮 43、从动轮44、主动轮 45、张紧轮图2、图3所示为长短型双向拉绳牵引型草毡启闭机构的两种动力流分配图。A型属闭毡动力轴前置式，B型属闭毡动力轴后置式，此两种类型分别适用于不同角钢梁架结构中，B型启闭动力轴均后置于同一竖直平面内，故造成其竖向尺寸加大，而A型则在梁架高度尺寸要求小的场合较为实用。另外，可通过轴承高度调节孔(26)调节轴承座的竖向高度，在条件允许情况下，应尽量将启毡动力轴调至最大位置，必要时增设启毡拉绳牵引高度提升张紧机构，这样有利于减小拉绳与草毡上表面的摩擦结合面积，达到减小阻力矩及延长草毡拉绳寿命之目的，另外升高闭毡前置轴或滑轮轴有利于减小挡光影响。为了保证启闭动力轴双动状态下使长短拉绳均保持自然张紧度，要求在设计启闭拉绳卷辊直径时尺寸有别，以至在双动状态时二者卷辊有效工作直径相近，不至于引起太大的双绳包裹松弛度不同，造成草毡动作与电讯指令的不同步，出现牵毡滞后及闭毡运动中的跳跃现象，引起滚毡不稳。另外，在无电磁离合器时，也可以用小功率电机与闭毡机构衔接，构成双电机驱动型，此时应注意双动力功率、传动比的匹配同步问题，为了保证双线同步张紧，也可让启毡从动电机作被动断相空转，此时闭毡减速器不可选自锁类型，电气控制线路仅需将电磁离合器换为电机并加接同步反向接触器主控线路即可(以备双向动力)。在空间范围允许时，高速区域可用皮带传动，即用皮带将电机与减速器输入轴连接，这样具有过载保护作用。另外启毡主电机功率要选取足够大，以防夏季暴风雨后予立即开毡受光时出现提升吃力、甚至无法提升等现象。卷绳辊也可不必专门设置，而让相应启闭动力轴直接充当卷辊，这样，卷辊直径很小，在草毡速度不变情况下，有利于减小减速器传动比，使整体机构小巧化。动力装备可以因地制宜根据棚顶空间情况设置在卷绳轴的中间或两侧。
图4、图5、图6为拉绳、行程开关、摆线机构布置分析情况示意图解(为直观明了，采用绳索展开法，将所有行程开关控制段粗缆绳均展示于同一平面内)。该装置利用拉绳机械位移控制行程开关，靠在拉绳行程控制段接入粗缆绳来触压摆动式行程开关滚轮推动连杆摆动，完成开关动作，实现机械信号与电信号的转换过程，所以精度极高，可以保证在接受粗缆绳触压的状态下及时迅速完成相应的信号转换，达到自动控制之目的。为了进一步保证行程控制的准确性及草毡运动的平顺性，适应微机管理要求的精确性，可以增设凸轮直动从动杆摆绳机构，其凸轮轮廓的设计应服务于卷辊的整齐卷绳，凸轮直动从动杆的往返行程及运动规律应与卷辊相关尺寸数据及运动参数对应，达到所有拉绳的同步运作，这样，可以很好地消除草毡的走偏、走散现象，有利于行程开关的精确控制(行程开关可以设制在摆绳机构上)。另外，由于草毡板块合体化后横向尺寸很大，一般不会走偏，故也可不用摆绳机构而让拉绳直接通过束缚套管，以保证其位置准确度，此时卷辊的卷绳过程则依靠其自然分层法自行卷紧。显见，C型、D型电气控制线路区别在于，D型对电磁离合器的控制过程增设了延时继电器，具有在启毡截止点离合器延时断电之功能，这样可保证在启毡工序结束时，启闭动力轴在失电瞬间仍有一段滞后啮合期，从而消除了因各动力轴所在运动系统的转动惯量不同而导致出现的惯性运动行程差。其实当离合器与电机同时失电后，此时闭毡动力轴处于自由态，其动作可以通过草毡拉绳的间接传递动力而让闭毡轴从动于启毡动力轴，同样可保证双向拉绳的紧弛度相当，而且闭毡绳索的被动松弛有对草毡收卷束紧作用，此类闭毡系统中不可有自锁型传动装置存在。另外也可在闭毡主动轴上加装惯性飞轮来代替延时开关。但其存在惯性双向延时，将会出现草毡拉绳缠绕不均，而在下次运行时出现的动作滞后及跳跃现象，故其惯量参数的设计要周全恰当，以期达到“扬长避短”之应用效果。各行程开关控制段缆绳的位置设定直接影响着自控机构的准确度，故其触发起始点、重叠区的规划设计均很重要，另外要特别留意“死区”的形成，缆绳末端余头尺寸要足够大，应考虑机构极限转速下的停车惯性行程尺度，此缆绳段尺度必大于此，否则将会出现“死车”现象，无法完成越顶工序环节，造成闭毡失效。为了缩短粗缆绳长度以保证卷绳辊的卷绳均一性，也可采用点动触发式，而靠接触器电磁自锁特性来完成延时工作，此时，除离合器触动缆绳段稍长外(此段不会被卷入卷辊中)，其余触动区均可采用绳索打结式设置触发头，其缺陷在于草毡不可在水平区任意点停车，否则将无法闭毡，必先退回启毡截止点方可引发接触器电磁锁定控电主触头而启动闭毡动力源。另外，此类设施还存在点动触发停车后的惯性越位现象，所以下次启动时也必经历越位停车二次启动过程，而且存在误控起步可能性，(为之，必加状态信号指示)，而前者方案则有自动保护功能，误控操作时电路不能识别指令，即在启毡截止点如误按启毡按钮时，行程开关处于断开状态，从而保证误控操作失效。另外，也可采用反接制动方式来大大减小停车惯性运动空行程，达到缩短控制段缆绳之目的。在采用延时控制线路时，应注意其延时范围不可太大，必小于等于闭毡越顶平面区工作时间段，否则将会引起闭毡拉绳松弛过多而导致下次闭毡动作滞后，进而影响启毡拉绳松弛过多而在闭毡过程中出现降毡跳跃。机构断电后的牵引系统惯性运动空行程，在闭毡截止点时有利于盖严草毡，同时处于松弛态的启毡拉绳还将有利于下次电机的轻松启动，而在启毡截止点则有利于进一步滚紧草毡，这一特性在设计中要注意加以利用。
图7所示为草毡连体筋板块化绞接剖视图。考虑到运输、装拆的不便，必采用分块组接式。其间加入的钢丝连体筋，一来可以让闭毡短拉绳在草毡上有个绞接点，二来可以增大一体化强度，不易走偏，另外还可起到减小拉绳与草毡间摩擦磨损作用，达到减小阻力矩及延长草毡寿命之目的。
图8所示为C型电气化控制线路原理图，由于草毡的运动工况不必反接制动，同时也应避免草毡的急速反向运转，所以不应采取按钮、接触器双联锁的控制电路，即在切换动作方向时必先通过停车操作。图9所示为延时控制部分线路图，引用时仅需将其接至C型线路的ef处即可。
图10为无越顶式倾型骨架温室的启闭机构示意图。显见，此方案的实施过程极为简单，缺点是增大了温室后墙高度，而且草毡机构将会在一定程度上影响大棚应有的采光面积。
图11为滚轮推杠式越顶机构示意图，该方案是对长短型双拉绳牵引启闭方式的补充(此推杠的作用等效于闭毡短拉绳)，该机构具有性能可靠，故障率低，安装简洁、方便等优点。为降低成本，也可采用无滚轮式推杠，但其存在推动草毡越顶时摩擦阻力较大等缺点，不适于推动具有一定拱形越顶面的温室工况。其电气化控制线路仍可采用行程开关感测草毡位置来切换电信号，进而实现推杠往返动作的工序控制。
图12、图13、图14为大循环式拉线牵引草毡双向翻滚的执行机构示意图。此方式的应用范围很广，尤其适用于平面覆盖或小拱形棚面的加毡工况，其结构合理简单，成本低廉，电气控制线路部分也很简单，一台自锁型减速器及两只行程开关即可满足普通型工况需求，可以在任意开度向任意方向随动随停，极易实现多点行程开关多元化精确控制。该方案缺陷在于空间机构框架范围大，从而在一定程度上增大温室遮光面积。另外对于弧度较大的棚面上方加毡时，存在拉绳草毡间包角大、磨合接触区多，摩擦阻力大，磨损较为严重等缺点(在草毡严重磨合区域可多加数根钢丝连体筋，必要时甚至可以加装滚针式杆状轴承来减小摩擦)。
笔者在此提出“地窖型盆地日光温室”组建方案，特别是在山多、地势不平及水资源缺乏地区，可以充分利用其地理自然优势，建立新的地窖型温室，具有保温保湿效果好，建筑成本低廉，易于采用第三方案实现高效大规模综合化科学管理等显著优势。具有意义深远的推广价值。
就目前情况而言，对于大多温室，最佳设施方案为长短型双拉绳牵引机构，该机构可在丝毫不改动现在温室框架基础上加装使用。
以上设计如用于普通启闭控制型场合则其设计要求可相应降低，应以简单、经济为规划主旨。但在计算机精确调控草毡开度工况场合则很重要，其设计标准应因情而定。
权利要求1.一种日光温室加毡机构自动控制装置，其特征是草毡(1)表面的钢丝连体筋(2)上均匀系有若干条用于作闭毡越顶机构的闭毡短拉绳(3)，其绳头另一自由端系于闭毡动力轴(4)上，在草毡的自由卷绕端的卷绕上止点处，草毡下方设有启毡长拉绳(9)，沿草毡下表面至草毡自由卷绕端绕过后系于启毡动力轴(8)上，启毡动力轴(8)由电机加蜗轮蜗杆减速机构(23、24)后直接驱动，闭毡动力轴(4)的驱动力通过电磁离合器(16)后输入；在启毡长拉绳(9)上，设有指示草毡行程状态的可触发行程开关动作的控制段粗缆绳(18)，用来作电信号转化的行程开关可设在摆绳套管(33)上，触头与绳索相接触。
2.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于所述的草毡行程状态指示元件可以是打结点或其它辅助物块；所述的用于作信号转化的元件可以是光、电、磁敏等感应装置。
3.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征是在绳索的启、闭截止点位置及任意中间位置，可以设置有多个用于使草毡开度作多元化精确控制的行程状态指示元件，并在其相应部位设置信号转化装置。
4.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于所述的闭毡越顶机构是由推杠机构组成，其相应行程状态指示装置可以设置在齿轮、齿条、推杠等运动机件上。
5.根据权利要求1所述的自动控制装置，其特征在于所述的启毡长拉绳(9)与闭毡短拉绳(3)的自由端连接一处，形成大循环式拉线牵引草毡双向翻滚执行机构，封闭式绳索缠绕在主动轮、从动轮及张紧轮上。
6.根据权利要求1或4所述的自动控制装置，其特征在于所述的闭毡动力轴(4)或推杠机构的驱动力可以分别来源于另一台电动机。
专利摘要日光温室加毡机构自动控制装置属于日光温室自动化草毡启闭机构的设计及装置技术领域。采用双向绳索牵引或推杠牵动、自锁机构控制、电气化线路调控达到自动化控制目的,实现整体温室棚顶草毡的一次性快速启闭工作。省时高效,尤其是在现代温室产业化、自动化生产中,有着显著的应用优势。
文档编号A01G9/26GK2377831SQ9920390
公开日2000年5月17日 申请日期1999年2月15日 优先权日1999年2月15日
发明者王国斌 申请人:王国斌