本研究旨在研製一可調整式花卉穴盤苗假植機構，並對氣壓式假植機本體加以試驗與改良。分析假植爪作業流程、假植爪結構、植物性狀、假植爪的動作效能與控制以及整機結構是否適宜，再研製假植機構。本研究使用氣壓缸、凸輪組以及配合件組成多種開度之假植爪機構，以氣壓為動力源，利用電磁線圈、方向控制閥及PLC來控制其動作。所研製之假植爪機構必須配合假植機主體進行作業壓力、移載速率、穴盤苗含水率、假植速度與假植成功率等方面的測試以探討機體與假植性能。
研究結果顯示，假植爪機構具備夾苗、放苗、插植與鎮土之功能，而開度的對角距離可調整為47mm、63mm、72mm、78mm與82mm五段。適合國內多樣花卉穴盤苗；在假植機主體方面，操作壓力只要在60psi(約4.14bar)以上均能正常運作；頂出部之頂出崩壞率與種苗含水率沒有明顯的關係；移載部之移載速度對種苗崩壞率之影響不大；假植機假植速度每小時約可完成675株，其假植成功率均在90﹪以上，配合種苗性狀控制與機體調整，將可更加提升假植成功率與作業能量。

The purpose of this study is to develop an adjustable transplanting mechanism for plug seedlings and then to test and modify for the whole body of transplanter. To implement the transplanting mechanism, the operating procedure of mechanism and the structure of transplanting gripper, the function and control for the whole structure were analyzed. In this study, the adjusting mechanism was composed of cylinders, cams and other components. It used pneumatic as power source and PLC with magnets and control switches of direction as its control unit. The gripper developed was used to test the efficiency of transplanter, the working pressures, the moving speed, the water content of plug seedling, transplanting speed and the ratio of success of transplant.
The results showed that the mechanism of transplanting gripper did have the capability of holding plug seedlings, planting, retaining. There were five different open stages for the transplanting gripper, which were 47mm, 63mm, 72mm, 78mm and 82mm to fit various plug seedlings of our country. Otherwise, The transplanter would operate normally when operating pressure was higher than 60psi(about 4.14bar). It had less correlation between the damage ratio of the rejected part and the water content of plug seedling. The influence of moving speed of moved part on the damage ratio of plug seedlings was not so much. Transplanter could transplant 675 plug seedlings per hour and the ratio of success was higher than 90%. If the transplant of plug seedling matches up that controls the properties of plants, the ratio of success and working efficiency would more and more better.

目錄
目錄 -------------------------------------------------------------------------------- Ⅰ
圖目錄 ---------------------------------------------------------------------------- Ⅴ
表目錄 ---------------------------------------------------------------------------- Ⅶ
一、前言 ---------------------------------------------------------------------- 1
1.1 研究背景 -------------------------------------------------------------- 1
1.2 研究目的 -------------------------------------------------------------- 2
二、文獻探討 ---------------------------------------------------------------- 3
2.1 假植作業 -------------------------------------------------------------- 3
2.2 移植系統之研究 ---------------------------------------------------- 3
2.3 穴盤苗之假植 -------------------------------------------------------- 4
2.4 控制系統之應用 ---------------------------------------------------- 7
2.5凸輪機構 -------------------------------------------------------------- 8
2.5.1凸輪設計 ------------------------------------------------------------ 8
2.5.2凸輪機構的優點 -------------------------------------------------- 9
2.6氣壓元件元理 -------------------------------------------------------- 9
2.6.1氣壓系統 ------------------------------------------------------------ 10
2.6.2氣壓缸種類 -------------------------------------------------------- 11
2.6.3氣壓缸規格 -------------------------------------------------------- 11
2.6.4氣壓系統之優點 -------------------------------------------------- 12
2.7可程式邏輯控制器 -------------------------------------------------- 13
2.7.1 PLC的優點 -------------------------------------------------------- 14
2.8穴盤育苗 -------------------------------------------------------------- 15
2.9穴盤的種類與規格 -------------------------------------------------- 16
2.10育苗介質 ------------------------------------------------------------ 18
2.10.1介質的特性 ------------------------------------------------------ 18
2.10.2介質成份 ---------------------------------------------------------- 19
2.10.3介質成份的影響及量測方法 --------------------------------- 20
2.11穴盤苗的特性 ------------------------------------------------------ 22
三、材料與方法 ---------------------------------------------------------------- 23
3.1機構設計與分析 ---------------------------------------------------- 23
3.1.1 假植作業規劃 ---------------------------------------------------- 23
3.1.2 假植爪作業流程規劃 ----------------------------------------- 24
3.1.3 現有假植爪結構 ------------------------------------------------ 25
3.1.4 假植爪各部功能 ------------------------------------------------ 26
3.1.5 種苗性狀 ---------------------------------------------------------- 28
3.1.6 可調整式假植爪功能規劃 ----------------------------------- 29
3.1.7 可調整式假植爪機構設計 ----------------------------------- 31
3.1.8 理論分析 ---------------------------------------------------------- 40
3.1.9 可調整式假植爪機機構控制 --------------------------------- 43
3.2試驗與測試 ------------------------------------------------------------------ 46
3.2.1 試驗設備及材料 -------------------------------------------------- 46
3.2.2 假植爪機構測試 -------------------------------------------------- 47
3.2.3 作業壓力 ---------------------------------------------------------- 49
3.2.4 頂出部 -------------------------------------------------------------- 49
3.2.5 移載速率 ---------------------------------------------------------- 50
四、結果與討論 ---------------------------------------------------------------- 51
4.1 假植機構測試 -------------------------------------------------------- 51
4.2 壓力與操作情形間之關係 --------------------------------------- 53
4.3 頂出崩壞率與含水率 ---------------------------------------------- 51
4.4 移載速度與崩壞率 -------------------------------------------------- 56
4.5 完成單一生長盤所需時間 --------------------------------------- 58
4.6 完成整個穴盤苗所需時間 --------------------------------------- 59
4.7 假植成功率 ---------------------------------------------------------- 61
五、結論與建議 ---------------------------------------------------------------- 63
5.1結論 -------------------------------------------------------------------- 63
5.2建議 -------------------------------------------------------------------- 63
六、參考文獻 -------------------------------------------------------------------- 64
圖目錄
圖1可程式控制器介面 -------------------------------------------------------- 14
圖2 128-288格不同型式穴盤 ------------------------------------------------ 17
圖3 假植作業流程圖 ---------------------------------------------------------- 23
圖4假植爪作業動作流程圖 ------------------------------------------------ 24
圖5原荷蘭VISSER公司之假植爪構造 ---------------------------------- 25
圖6穴格尺寸 ------------------------------------------------------------------ 29
圖7雙動氣壓缸示意圖 ------------------------------------------------------ 31
圖8旋轉式氣壓缸示意圖 ---------------------------------------------------- 32
圖9凸輪位移線圖 ------------------------------------------------------------ 33
圖10確動凸輪 ------------------------------------------------------------------ 34
圖11開度控制機構 ------------------------------------------------------------ 35
圖12開度控制示意圖 ------------------------------------------------------ 36
圖13假植爪整體組合示意圖 ------------------------------------------------ 38
圖14假植爪整體組合圖 ------------------------------------------------------ 39
圖15可調整式假植爪機構組合示意圖 ------------------------------------ 39
圖16螺絲長度與總開度關係圖 ---------------------------------------------- 42
圖17假植動作流程 -------------------------------------------------------------- 44
圖18氣壓缸相對位置圖 ------------------------------------------------------ 44
圖19氣缸動作情形 ------------------------------------------------------------ 45
圖20假植爪作動圖 ------------------------------------------------------------ 48
圖21五彩石竹假植崩壞率 ---------------------------------------------------- 62
圖22小葉馬櫻丹假植崩壞率 ------------------------------------------------ 62
圖23日日春假植崩壞率 ------------------------------------------------------ 62
表目錄
表1不同種類穴盤規格表 ------------------------------------------------------ 17
表2 園藝用培育土各條件檢查方法 ---------------------------------------- 21
表3 元件名稱用途對照表 ---------------------------------------------------- 37
表4各參數理論計算值 -------------------------------------------------------- 42
表5氣壓缸用途與規劃 -------------------------------------------------------- 44
表6 假植爪機構狀態測試表 ------------------------------------------------ 52
表7開度調整對應表 ---------------------------------------------------------- 52
表8壓力與操作情形間關係 ---------------------------------------------- 53
表9頂出崩壞率與種苗含水率 -------------------------------------------- 54
表9.1頂出崩壞率與種苗含水率(續) -------------------------------------- 55
表10各移載於不同速度之統計值 -------------------------------------- 55
表11完成單一生長盤的假植時間 ------------------------------------------ 59
表12完成整個穴盤的所需時間 ---------------------------------------------- 60

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