這一套播種設備是"李登輝總統"在任內推動"農機計畫"時的產物之一,目標是要達成"蔬菜種苗生產自動化"的目的,必需設計國產的穴盤蔬菜播種機


研發完成的商品機也曾經風光一時,但短短不過4年的時間就迅速從市面上消失。追根究底是主導計畫的桃X改良場資訊過時,對於使用的耗材周邊設備沒有完善的調查和規劃,以致後來和農民的實際需求脫節

 


我接手設計時,已是第3代要商品化的狀態。雖說是要商品化,但只有主機的部分而已,底下的輸送帶還有裝填介質土的裝覆土機都是借用水稻播種的設備。使用的是沒有底的硬式穴盤,必需搭配水稻用育苗盤才能使用;硬式穴盤分為72格蔬菜用和30格西瓜等瓜類用兩種,目前這種硬式穴盤已自然淘汰從市面上消失

第3代滾筒式播種機  


第3代基本上已完成主要的結構設計,後續的機種是以這個結構再進行改良;主要的結構特徵是種子吸附滾筒為一圈3排吸附孔,吸附孔尺寸固定無法更換,直徑為6公分,放種子的內吹管藏在滾筒內。外吹管為塑膠蛇管,種子槽為固定式緊靠吸附滾筒,真空泵浦已改用高壓鼓風機。至於重要的介質土打孔壓實機構則維持試作機時的無動力滾輪,外觀就像一個圓筒長了多排凸起物;在後龍XX育苗場實測播種速率達到每小時160盤左右,是當時人工約16倍的速度

3代滾筒播種機效率測試資料表  

 


第一台雛型機在配合的後龍合X育苗場舉辦觀摩會,當時"華視"的"今日農村"這個節目有去專訪,幾天後"李登輝總統"也有去參觀。後龍X興育苗農場原本雇用20多位播種工人,在使用這台機器後,播種工人精簡為2人


在節目播出後就吸引了許多相關單位的注意,有許多單位申請補助購買這台機器,反而是農民持觀望態度。當時有成功申請補助使用這台機器的單位或農民(場)政府都是全額補助,等於是免費得到這台機器

 

首位成功申請的單位所需求的功能就是難題;當時的"菸葉試驗所"原本有引進西班牙的手動菸葉種子播種機,那是一款非常簡單用兩片壓克力製造的播種機構,以人工方式將微細的菸葉種子刮進壓克力板上的小凹槽,再轉移到播種的穴盤上;開發的穴盤蔬菜播種機原本不是給這種細小種子使用,考慮到萬一阻塞時要如何清理的問題更傷腦筋。最後將滾筒上的吸附孔改成可更換的插條式,吸附孔以放電加工成0.12mm的規格來解決這個問題。完成的機器輸送帶仍是沿用水稻播種的設備,但上方的裝覆土機構已改為自己開發的製品,輸送帶前後加上當時委託"工X院機械所"研製的穴盤"排、積箱機"。實測播種率平均約在86%左右,已超出原先提出80%播種率的需求,結果還算可以

菸葉種子播種機  

 


在雛型機獲得初步成功之後如何提升性能成為主要課題,當時共識是必須開發專用的周邊設備,不再沿用水稻播種的設備


首先是吸附滾筒尺寸加大:直徑要加多大也是各方面的意見很多,最後折衷妥協的結論是直徑為9公分,一圈5排吸附孔。吸附孔也不是直接鑽在滾筒上,而是改設計成可更換的插條式,可依據需要配合種子更換吸附孔插條

5刻畫滾筒播種機原理示意圖  

 


初步測試結果沒有問題,但扁平不規則的種子如西瓜...等缺株率明顯偏高,為此又有兩種方案被提出討論


其一是"種子包衣",雖然有包衣的種子在現在是很普遍的東西,但在20多年前仍是屬於高價品,同時農民對包衣的成分有疑慮。在考慮到農民的接受度及成本,此一方案就直接廢除


另一方案是仿水耕播種機的種子槽一樣加上震盪功能,震盪器的選用又費了一番功夫;電磁震盪器要達到所需出力體積會相當龐大,且價格又是當時最貴的種類,直接捨棄不用。氣壓震盪器中滾子和滾珠的類型雖然震盪頻率高出力也不錯,但實裝測試時完全達不到需要的效果,而活塞式震盪器因震盪出力的方向性向量明顯,反而有較好的表現


活塞式震盪器雖然震盪效果不錯,但要選用多大的尺寸卻很傷腦筋,因為當時這個東西全是進口貨,礙於經費也不可能每種尺寸都買來試,最後還是自己設計製造


有設計過各式尺寸的活塞式震盪器

活塞式氣壓震盪器設計圖1  


實做出的成品有少許問題;原因之一是所有能找到的加工廠都無法達到真圓度同心度公差在5條內(成品公差約15至20條),原因之二是缸體製造材質無法依需求使用鑄鋼(老闆為省成本改用鋁合金),以致成品比預計少約20%出力,最後有達到出力要求的是35mm缸徑的尺寸。除了出力耗損的問題外,還有偶而因熱膨脹使活塞卡住的問題

活塞式氣壓震盪器設計圖2

 

活塞式氣壓震盪器設計圖3

 

活塞式氣壓震盪器設計圖4  

 


最後第4代的雛型機完成初步測試成功

第4代滾筒式播種機  


在此同時也完成相關周邊的規劃

滾筒式播種機含周邊設備規劃圖  

 


全面的播種性能調查是在部分的周邊設備完工之後,完工的周邊設備和播種主機組成從"裝土、打孔、播種到覆土"的一直線播種系統。第4代播種系統安裝在後龍合X育苗場,由台中中X大學農機系出動約20人,以每20盤取樣一盤清點播種率的方式進行。當時實測的播種速率最高達到每小時260盤左右,調查後的數據被桃X改良場沿用多年,出動多人的台中X興大學農機系在之後似乎就跟這計畫無關,因為後續接手所有觀摩會、展覽會的主導單位全改成台北的台X大學農機系

第4代滾筒播種機測試數據1  

 

第4代滾筒播種機測試數據2  

 


對於這樣的結果只能說差強人意,因為種種因素第4代播種系統並未全部按照我提的改良建議重新設計。在性能調查後的檢討會中,才終於答應按照我提的改良建議重新設計。將打孔機從播種主機分離成另一獨立周邊設備,追加介質土暫存大斗,前後加上改良後的排盤、積盤機。改良後的第4代播種系統安裝在第2家申請補助成功的埔里台X種苗場,實測的播種速率最高達到每小時480盤左右。此一事實使參與計畫的台北的台X大學農機系和桃X改良場積極推動一系列的觀摩會和世貿中心的自動化展,後續還要求每套有補助的播種系統都加掛印有這2個單位名稱的掛牌


首次在世貿中心展覽還發生很鳥的事;負責出借機器的桃X改良場在搬運機器到世貿中心時,居然將每段機器之間連接的電線全部直接剪斷。桃X改良場的天兵,電控箱之間連接的插頭和插座沒看到?還接錯線造成電控箱內43顆繼電器和一顆馬達全毀,你不是電工相關科系畢業的嗎?害我要第二天大清早到世貿中心趕在開幕前將機器修好


針對改良後的第4代播種系統桃X改良場還追加計畫,想要在桃X改良場內建立示範農場,後來也確實做了一套展示設備在場內

種苗自動化生產示範工場流程圖  

 

 


在陸續完成周邊設計的同時,滾筒播種機也已改良進行到第6代(第5代為試驗機沒有商品化)

第6代滾筒播種機設計圖正面

 

第6代滾筒播種機設計圖側面  


第六代的滾筒播種機和周邊設備構成一個封閉類似運動場跑道的環狀系統,速率調降為每小時260盤左右,僅需一位工作人員即可操作

第6代滾筒播種機  

 

最後一次的觀摩會是在楊梅的錦X育苗場發表

第6代滾筒播種機觀摩會  

 

竹東的林務局後來委託改成穴植管能使用的播種機,只有使用半套的周邊設備。在裝填介質土的裝土機輸送帶另外加上偏心震動軸,解決穴植管管底裝填不確實的問題

林苗種子播種機  

 


第6代滾筒播種機是公司首次使用PLC配電的設備,寫程式的承包師傅功力高強,在所有外包配電的機器設備中,只有他配電的從來都不用因故障修理。程式附錄如下,可惜的是沒有註解

滾筒式播種機PLC程式1  

滾筒式播種機PLC程式2  

滾筒式播種機PLC程式3  

滾筒式播種機PLC程式4  

滾筒式播種機PLC程式5  

滾筒式播種機PLC程式6  

 


第6代滾筒播種機完成後,"李登輝總統"的"農機計畫"也同時告一段落。以此為設計生涯的分界點,在之前限制不多設計愉快,之後是斤斤計較以省錢為目的,甚至為了省錢而犧牲性能


本來還有第7代滾筒播種機,那是一圈9排吸附孔的機種,雛型機在試運轉時最高有達到每小時800盤的速率。但老闆為了省錢堅持不肯依照計算的使用3馬力高壓鼓風機,仍沿用第6代播種機使用的1馬力高壓鼓風機,以致播種率異常低下而失敗

 

後來興起的育苗場農民需求也產生變化,從硬式穴盤改成用軟式穴盤,育苗類型也從少樣多量轉型成多樣少量,第7代播種機的改良計畫就此停止

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