專利名稱：播種機和采用單獨的排種器控制操作播種機的方法
技術領域：
本發明涉及播種機器，諸如播種機，和操作播種機器的方法。
背景技術：
農業播種機被設計為播種農作物，如玉米、大豆、棉花、花生和其他作物。現代播種機通常在寬度上為12行或更多行。這些播種機的整體寬度的要求它們具有用于順從地面輪廓和折疊用于較窄輸送寬度的柔性機架。其中，播種機上的行單元通常包括排種器。排種器在種子在土地中的精確放置中執行對中功能。精確和準確的種子放置在作物產量中是要素，進而在農場盈利中是要素。排種器通常由機械或液壓機械系統驅動，并且可能包括許多復雜的傳動鏈和傳動軸，以傳輸來自中央動力源的動力到單個行單元。播種機機架的柔性和折疊功能使機械動 力分配進一步變復雜。從制造的角度來看，這些系統需要相當數量的手工裝配，降低了制造效率和增加了播種機成本。從播種機性能的角度來看，這些系統具有顯現種子計量裝置的轉動的可變性的內在間隙、卷緊和柔量，并且最終地對種子放置精度和準確度具有負面影響。采用這些機械驅動的系統，在播種機速度增加時，種子放置精度降低。適時播種也是作物產量和農場盈利的關鍵。每個播種機季節出現用于播種的狹窄的、最佳窗口。矛盾在于，雖然限制播種速度對于準確的種子放置是重要的，但同樣重要的是提高播種速度以在可用的最佳時間內進行播種。除了種子放置問題，由于農藝原因，可能還希望以不同速度或可變速度播種單獨的行。使用對中的機械式或液壓機械式的動力源在每行處實現可變速度播種變得非常復雜和不切實際。充其量，可變速度驅動系統在多行段是實際的，而在單個行單元處是不實際的。為了實際，在忙碌時，即在播種機在操作中時，可變速度或單個行單元速度調整必須是可行的。一些農作物被以雙行方式播種，其中種子被播種在相對靠近在一起地隔開的行的對中，所述對之間具有較大的間隔。由于雙行之間窄的間隔，雙行單元前后地間隔，其中雙行單元中的一個單元相對于播種機機架放置在雙行單元中的另一個單元的前方。農業上，由于所述雙行之間窄的間隔，期望錯開或同步種子在雙行對中的放置。排種器同步是播種密度的函數。即，當播種密度改變時，雙行排種器之間的同步關系也變化。在機械驅動式系統中，通過相對于彼此機械地調整雙行排種器，改變同步關系。在忙碌時調整雙行是極其復雜和不切實際的。目前的方法是停止播種并且手動調整每個雙行對的一個或兩個排種器。農作物輸入成本也影響農場盈利能力。當輸入成本增加，并且當農場規模增加時，浪費的經濟影響變得顯著。種子成本是持續上漲的輸入的示例。使用播種機，由于在播種之前填充排種器排種盤時將種子散落在地面上，在啟動排種器時超過目標播種密度，停止計量器時存在延遲和在較低播種密度的區域過度播種，出現種子的浪費。同樣地，如果在田地中存在遺漏，則耕地沒有被充分地利用，其中種子播種不滿或者簡單地沒有被播種。機械或液壓機械驅動式系統可能被認為是這些浪費的原因。
電驅動式排種器在解決上述問題中會是有用的。這種驅動裝置的示例參見美國專利4，928，608。另一個示例是WO 2008/135772，其顯示具有其各自的行單元馬達控制器和主控制器的單獨的行單元。這些給出馬達的獨立控制，如美國專利7，395，768中所示。
發明內容
下文所述的播種機在每個行單元處采用單獨的排種器馬達驅動裝置。行單元馬達制器單獨地控制每個排種器驅動 馬達。行單元馬達控制器接收來自中央主控制器的命令，并且發送信息反饋給中央主控制器。通過行單元馬達控制器和主控制器之間的通信系統，能夠以獨特速度單獨地啟動、停止和操作每個單獨的行排種器。在播種之前，排種器可以被操作以填充排種器，并且確保排種器被填裝，并且準備好以在播種機一開始操作時就開始降落種子。
圖I是播種機的行單元的透視圖；圖2是行單元排種器、料斗、排種器驅動裝置的透視圖；圖3是排種器和用于排種器的驅動裝置的放大視圖；圖4是控制系統的示意圖；圖5是具有排種器和種子輸送系統的另一種播種機行單元的側視圖；和圖6是圖5的排種器和輸送系統的剖視圖，圖示了其內部部件。
具體實施例方式參考圖1，播種機器以行作物播種機10的形式顯示。播種機10包括作為播種機機架14的一部分的農具架12。該機架包括牽引架(tongue) 18,播種機通過牽引架18連接到拖拉機(沒有顯示)。三組地面接合車輪支撐播種機機架14。中心組具有四個車輪18，而左側組具有兩個車輪20，右側組具有兩個車輪22。多個播種機行單元24安裝到農具架。對于給定播種機。行單元24通常是相同的，但不必相同。在圖2中更詳細地顯示行單元24。行單元24通過U型螺栓26安裝到農具架12。行單元24設置有中央框架部件28，中央框架部件28在其前端處具有一對向上延伸臂30。臂30連接到平行連桿31，平行連桿31用于安裝行單元24到農具架12，用于以已知的方式在行單元24和農具架2之間上下相對運動。種子儲存在種子料斗34中，料斗34通過管38接收來自中央源的種子。替換地，更大的種子料斗可以設置在每個行單元上。種子從料斗34流動到排種器36。排種器36的功能是從料斗34中單獨挑出種子并且傳遞單個種子到排種管(沒有顯示)。種子通過排種管降落并且從排種管開口下端落下，定位在由開溝器42形成的種子溝的正上方。開溝器42包括一對圓盤44，該對圓盤44安裝在彼此傾斜的軸上，從而圓盤44在所述圓盤的前下部處的一點處相接。排種管定位在開溝器的兩個圓盤44的后部之間。規輪(gauge wheel) 50定位在開溝器圓盤44的外側上，并且定位在圓盤44的稍向后方。規輪50通過臂52能夠調節地安裝到行單元框架，臂52使得能夠調整規輪50相對于開溝器圓盤44的垂直位置。這確定開溝器插進土壤的深度，即種子溝的深度。在種子通過排種管38下落到種子溝中以后，位于規輪40后方的一對合攏輪54在種子上方合攏溝。以上所述的行單元是示例。開溝器、規輪、排種器、排種管等的其他結構和布置是已知的并且可以用來代替上文顯示和描述的結構和布置。參照圖3，顯示行單元的替換布置。在這里，代替大的種子料斗34，顯示較小的迷你料斗35安裝到排種器36。種子料斗35安裝到排種器36的殼體的側面。電動馬達68通過支架62安裝到料斗。電機輸出軸包含在電機殼體的圓筒形部分68中，并且連接到變速箱72的驅動輸入裝置70。變速箱72就像是或類似于美國專利6，715，433中顯示的變速箱，并且通過參考將其結合在此。變速箱72的輸出連接到種子計量軸以從而驅動排種器。排種器36顯示為真空排種器，具有如美國專利5，770，909中所示的旋轉計量圓盤，也通過參考將其結合在此。可以使用其他類型的排種器，如指針提取排種器、帶式排種器等。行單元24設置有馬達60。通過單獨地控制每個馬達60，每個排種器可以獨立地并且以不同于其他排種器的速度操作。用于排種器馬達的控制系統80顯示在圖3中。排種器主控制器82通過總線84連接到每個單獨的行單元馬達控制器86。第一組二十四個行
單元馬達控制器通過總線84連接到主控制器。另外的總線90連接其他行單元馬達控制器88到主控制器82。可以增加另外的控制器和通信總線，直到達到主控制器82的容量。主控制器82將單獨的播種密度命令傳送到每個行單元馬達控制器86、88。通信總線92連接主種子監視器94和輔助種子監視器96到排種器主控制器82。種子監視器94通過總線98連接到種子傳感器100。設置有高達二十四個種子傳感器100，一個種子傳感器100用于一行，總共高達二十四行具有傳感器100。用于超過24的其它行的附加種子傳感器102通過總線104連接到輔助種子監視器96。種子傳感器100和102通常定位在每個行單元的排種管38上并且檢測種子的通過和產生響應于該通過的輸出信號。種子監視器94和輔助種子監視器96接收和處理來自種子傳感器的輸出信號，并且將該信息傳送到虛擬終端108，虛擬終端108優選地定位在牽引播種機的拖拉機的駕駛室中。種子傳感器信息還傳送到主控制器82，用于控制單獨的馬達控制器86、88。如果需要的話，種子監控器94和96的信號處理功能可以集成在主控制器中。播種機速度信息通過左速度傳感器110和右速度傳感器112也被提供到排種器控制器82。左、右速度傳感器可以是連接到播種機的左地輪20和右地輪22的旋轉編碼器。也可以使用其他類型的速度傳感器，諸如地面雷達、來自全球定位衛星等的位置和時間數據。由主控制器使用速度信息以控制單獨的行單元馬達控制器，以提供所需的播種密度。此外，左速度傳感器和右速度傳感器之間的差被用于確定播種機的彎曲路徑。由于外側行單元將以曲線行進比內側行單元更大的距離，主控制器將控制外側行單元上的排種器具有比內側行單元上的排種器的速度更快的速度，以保持用于每行的所需行內種子間隔。單獨的排種器電動馬達驅動裝置的使用使得能夠在播種機的路徑改變時調整每個排種器的速度，以保持用于播種機的每一行的所需的種子間隔。之前使用普通的機械式或液壓機械式排種器驅動裝置還不可能進行如此精確的種子間隔控制。到排種器主控制器82的其它輸入包括借助于全球定位系統114或其他局部定位系統的車輛位置信息。田地地圖信息116也提供到排種器主控制器。田地地圖信息116可以包括田地邊界、水路、草地和其他不能播種區域，以及與用于田地的特定區域的所需的或最佳播種密度相關的種子指示信息。例如，在土壤類型變化時，可能需要不同的播種密度。通過對排種器驅動馬達66進行電動控制，播種密度可以根據指示變化，并且在播種機移動通過田地時由活動的主控制器實施。活動種子速度調整還可以用來增加鄰近田地邊緣的行上的播種密度，鄰近田地邊緣的行接受較多陽光量并且因而具有更大的生產能力。排種器36具有計量部件，如顯示在前面提到的美國專利5，170，909中的圓盤或排種盤。排種盤具有多個孔，所述多個孔在排種盤相對側之間延伸通過排種盤。在排種器殼體中，在鄰近排種盤的靠近排種盤的下部的側面上種子池。降低的空氣壓力或真空度提供在排種盤的相對側面上。當排種盤旋轉時，種子由于真空或空氣壓力差而粘附到所述孔。一旦排種盤上的種子轉動到下落位置時，真空被終止，并且種子從排種盤落入排種管38。在開始播種時，排種器中的種子排種盤首先被填充種子。這通過首先開啟真空，然后驅動排種盤而實現。當播種機隨后進入土地時，種子可以立即被分配，而不是在排種盤被填充和種子開始落入排種管以前在田地中行駛幾英尺或幾米。在先前的機械驅動式系統的情況下，需要旋轉排種盤，并且允許一些種子在排種器被操作時從一個排種器散落到地上，以確保所有排種器被填充或填裝(primed)種子。在使用顯示的播種機的情況下，具有單獨的行電動馬達來驅動排種器，能夠填裝排種器，并且只要第一顆種子落下并且被相關聯的種子傳感器100檢測到，則停止該排種器。這避免了在填充其它排種器時種子的散落。·雖然這排種器已經在具有排種盤的真空排種器的上下文中描述，但填裝其他類型的排種器是必要的，諸如指針提取式排種器、帶式排種器等。每種類型的排種器收集來自種子池的種子，并且移動種子到種子從排種器被排放的排放位置。雖然已經在用于驅動排種器的電動馬達的上下文中描述了播種機，但應理解，在此可以使用能夠被電動控制的液壓、氣動或其他馬達。參照圖5和6，顯示另一種行單元的一部分。排種器136顯示為與種子輸送系統138相關聯。排種器136由馬達140驅動，而輸送系統138由馬達142驅動。馬達142通過直角傳動裝置144連接到輸送系統138。排種器、輸送系統、馬達由多面安裝支架146支撐，多面安裝支架146連接到如顯示在圖2中的行單元框架28。排種器和輸送系統適于在由箭頭147指示的方向上移動通過田地。排種器馬達140和輸送系統馬達142由在如圖4中顯示的控制系統控制，進行適當的調整以操作每個行單元的兩個馬達。如將容易明白，馬達可以電動馬達或其他類型的馬達，如能夠電子控制的液壓、氣動馬達等。排種器136包括具有側壁152的種子計量部件150，孔的陣列154延伸通過側壁152。種子池由排種器殼體156和側壁152的在其較低部分處的內表面包圍。作為真空被施加到側壁的外表面的結果，來自種子池的種子160粘附到側墻152的內表面。在計量部件150如由箭頭162所示旋轉時，種子被從種子池向上載送到計量部件的上部，種子在那里在釋放位置164處釋放。在釋放位置處，種子由輸送系統138獲取。輸送系統包括殼體170，殼體170在上端部處具有開口 172，在下端部處具有開口174。在殼體170的內部，滑輪176和178支撐和驅動刷帶180。該刷帶具有多個剛毛182，種子160在釋放位置164處被插入剛毛。種子160然后由刷180載送到下端，種子在下端處通過下開口 174排出。輸送系統殼體上的種子傳感器184在種子通過種子傳感器184時檢測到種子160。在排種器填裝操作中，排種器被操作以填充在種子池和釋放位置164之間的計量部件150的孔154。此外，輸送系統138被操作以用種子填充刷子，從而在播種機開始播種操作以通過在土地上移動而播種時，種子160立即從輸送系統138排出。在播種機的操作期間，刷帶180以如下速度操作該速度適于給予種子160約等于播種機的向前行駛速度的水平向后速度。因此，刷帶180的速度是播種機的向前行駛速度的函數。播種機的行駛速度和在土地中的種子間隔確定種子的數量和種子在刷帶中的間隔。由于傳感器184被隔開在開口 174上方，因此排種器和輸送系統在填裝過程中被操作，從而預定數量的種子將被容納在傳感器184和開口 774之間的刷帶180中。預期行駛速度和播種密度由操作者輸入控制系統。因此，在填裝排種器和輸送系統時，排種器和刷子將在用于填充刷子的預定數量的種子中的第一顆種子被檢測到之后被操作。在播種以后，當關閉播種機時，即關閉到行單元的真空時，粘附到計量部件150的內表面的種子將從計量部件下落到在計量部件的底部處的種子池。有必要移除在輸送系統的刷帶中的種子。這可以通過操作輸送系統并且將種子160排出在土地上來實現。為了避免浪費種子，輸送系統被反向操作，通過上開口 172將種子返回到排種器中，種子在排種器中落入種子池。已經描述了播種機，將會明白，在沒有背離附后權利要求的保護范圍的情況下可 以進行多種修改。
權利要求
1.一種適于在播種操作中在土地上移動以播種種子的播種機，所述播種機包括 行單元，該行單元具有開溝器、排種器和用于驅動排種器的馬達；和 控制系統，該控制系統包括與排種器相關聯的種子傳感器，該控制系統適于在操作播種機以種植種子之前操作馬達，以在填裝操作中驅動排種器以用種子填充排種器，并且響應于所述相關聯的種子傳感器檢測到種子而停止馬達，由此在田地上移動播種機開始播種操作時，種子立即地從排種器中排出。
2.根據權利要求I所述的播種機，還包括 用于排種器的種子輸送系統，該種子輸送系統適于在排種器和土地之間保持和移動種子;和 用于驅動種子輸送系統的輸送系統馬達； 其中，控制系統適于在填裝過程中操作輸送系統，以驅動輸送系統以用種子填充輸送系統，并且響應于所述相關聯的種子傳感器檢測到種子而停止輸送系統。
3.根據權利要求2所述的播種機，其中控制系統在填裝過程中在已經檢測到預定數量的種子以后停止輸送系統。
4 根據權利要求2所述的播種機，其中控制系統適于反向操作輸送系統以將由輸送系統保持的種子返回到排種器。
5 一種適于在種植操作中在土地上移動以播種種子的播種機，所述播種機包括 多個行單元，每個行單元具有開溝器、排種器、用于驅動排種器的排種器馬達、適于在排種器和土地之間保持和移動種子的種子輸送系統、以及用于驅動種子輸送系統的輸送系統馬達；和 控制系統，該控制系統適于同時地操作每個排種器馬達和每個輸送系統馬達，以在土地上移動播種機的同時驅動每個排種器和每個種子輸送系統，該控制系統還適于在未操作每個排種器馬達時操作每個輸送系統馬達，以移除保持在輸送系統中的種子。
6.根據權利要求5所述的播種機，其中控制系統反向地操作每個輸送系統馬達，以通過將種子返回到排種器而移除保持在輸送系統中的種子。
全文摘要
本發明公開一種播種機，其在每個行單元處利用單獨的排種器馬達驅動。馬達控制器控制每個排種器的驅動馬達。能夠以獨特速度單獨地啟動、停止和操作每個單獨的行排種器。在播種之前，排種器可以被操作以填充排種器，并且確保排種器被填裝，并準備好以在播種機一開始操作時就開始降落種子以播種種子。在種子輸送系統與每個排種器一起使用以從排種器上移動種子到土壤時，還在播種機的操作之前用種子填裝輸送系統。
文檔編號A01C7/20GK102754545SQ20121012236
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月24日 優先權日2011年4月25日
發明者卡爾·休伯納哥, 戴夫·J·瑞蘭達, 詹姆斯·R·彼得森, 邁克爾·E·弗萊澤 申請人:迪爾公司