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Tuesday, March 13, 2007

水稻育苗中心卸取箱機

水稻育苗中心搬運作業自動化—
卸取箱機之研製與觀摩
.台大生物產業機電工程學系教授馮丁樹.


台大、宜蘭技術學院和鴻伸公司研發的成果分別在宜蘭五結、嘉義朴子和桃園新屋地區舉辦三次水稻育苗中心自動化搬運機械觀摩會,三次觀摩會是成功的,五結來了約三百人,朴子則來了一百餘人,新屋來了二百餘人,有很多還是特別租用遊覽車遠從南部來,這些絕大部份是全省育苗中心的場主。

新型卸取箱機設計之三角型桁架,橫跨於五十米長的田埂上,桁架可以在田間來回走動,其下還有兩條鋼軌作為導引,使整個桁架行走自如,而卸取箱機也在桁架上游走。這個桁架一般的俗話通稱為空中輸送機,貼在地面上看它,好像橫在天空的鵲橋,以往僅作為盤箱運搬運之用途,將穴盤直接自作業室送到田間,再由工人將穴盤搬下桁架,然後舖於地面上,所以也是穴盤的空中走廊。將穴盤由空中輸送機搬上或搬下,這方面需要五至六個工人,彎腰不斷地重複相同的工作(圖1 及圖2)。

卸取箱機(如圖3 及圖4)整台的工作效率,每小時可達一千餘箱,若操作純熟,其工作速率仍可望增加。穴盤的長軸方向必須與空中輸送之方向平行,但每畦的穴盤數可以另行設定。故農友可以依自己的田區需求,設好控制桿位置,即可應用。控制桿裝於軌道上,利用磁感應決定排放箱的位置。


圖2. 人工取箱作業

本機即使在雨天,仍然可以照樣操作。這比傳統的方式強得多了,本機為克服輸送機與卸取箱機速率上不能完全配合的問題,乃採用感應器以調節輸送機的速率,若太快,輸送機會暫時停止,直至擁塞的現象解除為止。這是一個相當精密的設計,也是本機能夠成功運轉為配合213 公斤的卸取箱機之架設,整個空中輸送機之斷面採用三角形桁架結構,三角形的頂角向下,底部向上作為置放輸送皮帶之用。這種結構比傳統之梯形斷面結構輕,但強度反而較高,故其下沈量較小。空中輸送機必須能讓卸取箱機在其上自由行走,入苗時係將輸送機上的苗箱依序排放於田間;出苗時則可反向運動,將苗箱從田間拾起,經由輸送機上的輸送帶運送出綠化場,再經捲苗進行捲苗作業,即為成品。兩個不同的作業由同一台機器成。

卸取箱機可在桁架上前後移動,但不能橫移,需藉助空中輸送機之橫移來達成換列。由於苗箱利用空中輸送機運送時,採縱向式,故排放於田間亦呈縱向。而每個苗箱的外部尺寸為61×31cm,為避免排放時,苗箱產生堆疊,每列的排放寬度設定為31.5cm,因此空中輸送機每次橫移的距離應為31.5 公分。空中輸送機每次橫移的距離,係由橫移定位板來控制,亦即在換列時,空中輸送機會橫移至碰觸下一個橫移定位板為止。

卸取部為卸取箱機之最主要作業部份,負責卸箱和取箱作業。其中由進給鏈輪、進給皮帶、撥輪、導板、滑桿和滑板等所成。滑板裝設於卸取部下方,當卸取部放下時,滑板與地面接觸,可以感應地面高度,以確保卸取部能緊貼地面,達到最佳的作業效果。

苗箱經由縱向輸送帶運送到達卸取箱機後,經由提升導桿、提升撥輪,將苗箱前端提起,使其接觸上傾皮帶,進入卸取箱機內。苗箱在卸取箱內經由上傾、側傾、下傾及進給皮帶輸送,當碰觸卸取箱感應器時,卸取箱機後退,苗箱經由導板導正後,從滑桿滑下田間排放,完成一個苗箱的排放作業。當苗箱一直不斷供應時,卸取箱機猶如流水般的順暢,但當苗箱供應中斷時,卸取箱機則會在原處等待苗箱的到來,再進行作業,假若卸取箱機等待苗箱時間超過10 秒時,系統會切換縱向輸送帶以高速運轉,加速苗箱的到來,故不怕苗盤會姍姍來遲。

當卸取箱機完成一列的苗箱排放作業時,卸取部會自動舉起,然後卸取箱機以高速前進至作業前端定位點。在卸取箱機移動的同時,空中輸送機會橫移至碰觸下一個橫移定位板,做為下一列的定位點;苗箱亦在此時,經由橫向輸送帶、苗箱計數器和縱向輸送帶,以高速運轉輸送至卸取箱機進行排放作業。如此三個動作同時進行,可以節省等待時間,提高作業效率。行走的同步問題則由驅動馬達負責。

取箱與卸箱不同,在成苗收集時,其過程與卸箱大致相同,但作業順序相反。其實它的原理與犁的功能相同,只是將穴盤看作一層土壤罷了。當卸取箱機前進之同時,卸取部伸入苗箱下方,將苗箱鏟起,再利用進給皮帶將苗箱往上輸送,達成將苗箱拾起之目的。經由下傾、側送和上傾皮帶,到達空中輸送機上之縱向輸送帶,以高速運轉將苗箱送出綠化場,完成取箱作業。

由於出苗時,必需將苗捲成蛋捲般的形狀,以利堆疊搬運,故取出之苗箱可經由輸送帶運送至捲苗機,進行捲苗作業,再運送至卡車出貨。







這是一件相當成功的機器,對於育苗場而言,應會有很大的吸引力。但是一個育苗場一年才工作兩季,每季才僅二個月,其餘時間都是空檔,故如何充分利用這套機器,應是將來的期待。將來若育苗中心能轉型,在空閒時可種植較為經濟性之穴盤蔬菜如豌豆苗、白菜或小麥草等,同樣的設備,必須發揮其應有的功效。而未來花圃方面之應用,亦必然有相當大的潛力。在將來唯有由政府出面,讓業者負擔減輕,對農業自動化之貢獻,應有相當大的幫助。

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