方形壓捆機中的改進的制作方法
【專利摘要】方形壓捆機介紹為包括控制系統，該控制系統有閉環操作模式，其中，供給器導管16的容積和壓力傳感器32的界限壓力中的至少一個自動變化，以便使得生產能力參數保持在多個合適生產能力范圍中的一個內。合適生產能力范圍由控制系統選擇，以便使得各薄片在最終形成的捆包中的寬度保持在預定界限。
【專利說明】方形壓捆機中的改進
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種方形壓捆機，該方形壓捆機有用于優化捆包質量的控制系統。
【背景技術】
[0002]壓捆機是拾取已經堆放成細長列或行的農作物并將其壓緊成捆包的機器。農作物例如可以是由聯合收割機堆放的禾桿或者由割草機切割的草。壓捆機自身能夠為自推進，或者由拖拉機拖曳，且捆包能夠為圓形或方形。本發明特別涉及方形壓捆機，但是并不局限于任何特殊農作物。
[0003]與所有壓捆機一樣，方形壓捆機具有:拾取裝置，用于使得農作物從地上升高；農作物輸送機構；以及壓捆室。在方形壓捆機中的輸送機構包括作為預壓縮腔室的供給器導管，農作物引入該預壓縮腔室中，且農作物在該預壓縮腔室中由填塞器預壓縮。有時切刀提供于吸入供給器導管的下端處，以便在農作物形成捆包之前切碎該農作物。
[0004]當在吸入供給器導管中達到合適程度的壓縮時(例如由在吸入供給器導管的壁中的彈簧偏壓折片的運動來檢測)驅動所謂的填充機，以便將吸入供給器導管的內容物加載至方形壓捆室中，它在該方形壓捆室中進一步壓縮，以便形成捆包。捆包這樣成薄片地積累，直到達到合適的捆包長度。
[0005]農作物在壓捆室中的壓縮通過恒定往復運動的柱塞來執行，該柱塞逆著由前面形成的捆包提供的阻力而推動形成的捆包，該前面形成的捆包處于從壓捆室排出的過程中。為了設置它對于運動的阻力，該前面形成的捆包將由壁從側部和/或從上面夾住，液壓沿壓縮捆包的方向施加在這些壁上 。
[0006]液壓能夠人工或自動設置，該液壓變化以便調節形成的捆包的密度。在自動設置的情況下(并不是人工設置液壓大小)，操作人員設置所希望的阻力程度。阻力的實際大小例如由柱塞上的反作用力來測量，并與所希望的阻力比較，以便導出誤差信號。然后，液壓在閉環反饋控制中變化，以便減小誤差信號，從而獲得所希望的阻力設置點。
[0007]還提供了傳感器，該傳感器測量捆包在它形成時的運動，以便確定它的長度。一旦在壓捆室中的捆包達到合適尺寸，一定長度的繩索包繞捆包，且它們進行打結，以便完成壓捆處理。
[0008]操作人員能夠設置多個影響壓捆質量的操作參數，這里使用的術語涉及捆包自身的質量以及壓捆效率，即在給定時間壓捆的農作物的重量。
[0009]當捆包密度太低或太高時、當捆包長度或重量處于特定范圍外時，當捆包密度在捆包的整個寬度中不均勻時、或者當繩索的拉緊力太高或太低時，捆包的質量都是不能接受的。不正確的繩索拉緊力可能導致捆包的形狀較差或者捆包在處理時瓦解。
[0010]已經在EP0276496中提出構成一種供給器導管，該供給器導管的容積能夠通過改變在它的兩個彎曲壁之間的距離而變化。除了例如拖拉機速度、轉向角度和機器設置(例如繩索拉緊力和在預壓捆室中壓縮的程度)這樣的參數，供給器導管的容積控制提供了能夠用于獲得合適壓捆質量的還一參數。不過，由于要設置大量參數以及設置并不完全相互獨立，因此操作人員(特別是沒有經驗的操作人員)很難在以正確速度和沿正確方向驅動的同時正確地設置所有參數的值。
【發明內容】
[0011]為了簡化方形壓捆機的操作，根據本發明提供了一種方形壓捆機，該方形壓捆機有:壓捆室，恒定往復運動柱塞，用于在壓捆室中壓緊農作物；可變容積的供給器導管，農作物在該供給器導管中由填塞器進行預壓縮；壓力傳感器，用于確定在供給器導管中的農作物的填塞密度；充填機，用于在已經超過由壓力傳感器檢測的密度界限值之后在由往復運動柱塞的位置提供的第一時機將農作物薄片從供給器導管傳送至壓捆室；以及捆包運動傳感器，用于在由柱塞壓縮后確定各薄片的寬度；其特征在于:控制系統操作成確定生產能力參數，該生產能力參數由從供給器導管開始充裝的時間至超過供給器導管中的界限壓力的時間來表示，并以柱塞的循環數來表達，且該控制系統有閉環操作模式，其中，供給器導管的容積和壓力傳感器的界限壓力中的至少一個自動變化，以便將生產能力參數保持在多個合適生產能力范圍中的一個內，該合適生產能力范圍由控制系統來選擇，以使得在最終形成的捆包內的各薄片的寬度保持在預定界限內。
[0012]優化捆包質量由于以下因素而變復雜，即供給器導管的內容物不能恰好在檢測到合適量農作物已經積累在導管中之后就加載至壓捆室中。這是因為薄片通過開口而加載至壓捆室中，該開口只有當恒定往復運動柱塞接近它的下死點中心位置時才打開。因此，充填機操作必須定時為只有在驅動柱塞的曲柄的某些角度位置時才進行。當在供給器導管中的合適農作物密度只能在柱塞關閉壓捆機外殼中的開口之后的很短時間內達到時，需要在形成的薄片加載至壓捆室內之前等待柱塞的幾乎一個完整循環。這時，將拾取更多農作物至供給器導管中，從而使得農作物密 度升高至大大高于所希望的水平，從而導致較差捆包質量(過大重量和繩索拉緊力)。
[0013]優化設置將根據操作人員是希望優化壓捆效率(每小時壓捆的農作物質量)還是捆包質量而實現。在本發明的實施例中，可人工操作的選擇器必須提供為使得操作人員能夠在控制系統的至少兩個操作模式之間選擇，即第一優化捆包質量以及第二優化壓捆效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面將通過實例參考附圖進一步介紹本發明，附圖是方形壓捆機的示意圖。【具體實施方式】
[0015]附圖表示了方形壓捆機10，該方形壓捆機10設計成由拖拉機在它的左手端處(如圖所示)拖曳。在壓捆機上用于拾取、壓縮和系住農作物的機構都由齒輪箱22驅動，該齒輪箱22通過飛輪24而與拖拉機的動力輸出軸連接。農作物的壓縮由柱塞20來進行，該柱塞恒定地在由壓擁機外殼18確定的壓擁室中往復運動。
[0016]農作物從供給器導管16 (該供給器導管16用作農作物預壓縮腔室)引入壓捆室中。農作物由拾取裝置38從地上收集，并通過填塞器36而推入供給器導管16中。傳感器32確定在供給器導管16內建立合適壓力的時間，且在下一個由柱塞20的位置允許的時機，充填機臂34掃過供給器導管16的長度，以便將它的整個內容物傳遞至壓捆室中。這樣的農作物薄片再在壓捆室中進一步壓縮，且當捆包增長時，它的尺寸由捆包運動傳感器40來確定。
[0017]當捆包達到合適長度時，開始打結操作。由打結機構26操作的針頭28使得繩索穿過捆包的運行升高，以便形成繩索環繞完成的捆包的連續帶。繩索帶的端部在相互打結，并從繩索供給卷軸切斷。在繩索中的拉緊力和對于完成捆包的運動的阻力提供了反作用力，在要制造的下一捆包中的農作物逆著該反作用力來壓縮。完成的捆包最終離開壓捆室，并沿排出斜道14向下滑至地上。
[0018]在本發明中，供給器導管16具有可變的幾何形狀，以便允許它的容積變化。這在圖1中由供給器導管16的頂壁30的可選位置(由虛線表示)來表示。用于獲得可變容積的供給器導管的合適機構在EP0276496中介紹，該EP0276496被本文參引。供給器導管16還有在供給器導管16的底壁中的、成門形式的可變靈敏性傳感器32。當由在供給器導管16中的預壓縮農作物施加的壓力增加時，門逆著彈簧的作用而打開。
[0019]當壓捆機沿地面運動時，農作物將以一定速率由拾取裝置38引入供給器導管16中，該速率將取決于地面速度和鋪在地上的農作物的密度。通過使得農作物的流量穩定，供給器導管16的排空將周期性地進行，且只在柱塞20接近它的下死點中心位置時發生。
[0020]當操作人員的目的是使得壓捆效率最大時，需要調節變化長度和重量的捆包。例如，當供給器導管16的容積通過它的頂壁運動而增加，以便接收更多農作物時，這將引起在不同捆包的長度之間的更大變化。而且，當認為供給器導管16充滿的時間和柱塞20處于允許預壓縮薄片加載至壓捆室內的位置的時間之間調節成較大延遲時，這將導致捆包中的密度比所希望的更高，重量比所希望的更大。
[0021]另一方面，為了良好質量的捆包，希望薄片厚度(該薄片厚度為了捆包牢固而應當足夠大，但是為了允許改變捆包的長度而應當足夠小)選擇為保持在較窄范圍內，也就是說5至10cm。還希望設置供給器導管16的容積和設置傳感器32被激發時的密度，這樣，各薄片在已經達到設置的密度或壓力界限值之后就迅速加載至壓捆室中。
[0022]由于上面的矛盾需求，控制系統不能同時優化壓捆效率和捆包質量。因此，控制系統優選是包括模式選擇器，以便使得操作人員能夠在壓捆效率優化和捆包質量優化之間進行選擇。
[0023]當操作人員選擇捆包質量時，控制系統以閉環模式操作，其中，使得供給器導管16充滿至合適密度所需的農作物量根據通常稱為“生產能力”的參數而自動變化。生產能力是將合適量的農作物裝入供給器導管16中所花費的時間長度，表達的術語為柱塞循環數。因此，例如1.9的生產能力意味著花費稍微少于柱塞的兩個完整循環來將合適量的農作物積累于供給器導管中，用于將薄片加載至壓捆室中，該時間從充填機循環結束開始測量，直到由傳感器32在供給器導管16中再次檢測到合適的農作物。 [0024]理想的是，生產能力值應當稍微小于整數。這樣，柱塞在正確的時間打開在壓捆室底部中的開口，以便允許精確質量的農作物以合適密度傳遞至壓捆室中。介紹為1.2的生產能力值遠非理想的，因為供給器導管將在農作物加載至壓捆室中時以幾乎兩倍合適密度來容納幾乎兩倍的農作物量，這將導致超重的捆包。
[0025]在本發明中，在準備加載至壓捆室中時在供給器導管中的農作物量通過閉環反饋來控制，該閉環反饋改變供給器導管16的容積或激發傳感器32時的壓力，以使得生產能力參數總是保持在多個生產能力范圍中的一個內，各生產能力范圍稍微低于整數值。通過對供給器導管16的容積或傳感器32的靈敏性進行閉環反饋控制而進行很小變化，以使得薄片總是在柱塞20處于允許薄片由充填機34引入壓捆室內的位置之前的較短時間中準備加載。
[0026]因此捆包質量最佳，因為基本一致的量和密度因此厚度一致的薄片形成該捆包。
[0027]不過，當由拾取裝置38拾取的農作物的流速變化過大時，可能在到時間時形成的薄片的厚度(由捆包運動傳感器40來測量)處在預定界限的外部。例如，當由于進入供給器導管16的農作物流速下降而使得0.9的生產能力值只能通過使得薄片厚度減小至3cm來保持時，控制系統將改變供給器導管的容積和/或傳感器32的靈敏性，以便使得充滿供給器導管所需的農作物重量倍增，然后通過閉環反饋來試圖將生產能力保持在1.9。
[0028]相反，當閉環反饋的結果是薄片厚度超過最大限制時，供給器導管的容積將減小，且閉環控制將保持減小的生產能力值。換句話說，生產能力值保持在多個局部范圍中的一個內，各局部范圍稍微小于整數，但是該局部范圍選擇為在最終形成的捆包中保持可接受的薄片厚度。
[0029]當優化捆包質量時由閉環控制執行的邏輯是，首先測量生產能力參數和設置局部最大值和最小值。然后，閉環控制依賴于通過增大或減小在供給器導管中激發充填機操作所需的農作物量而使得測量的生產能力參數保持在設置的界限內，這通過改變供給器導管16的容積和/或傳感器32的靈敏性來實現。同時，薄片厚度由捆包運動傳感器40來監測，以便保證它保持在預設的界限內。當薄片厚度離開合適范圍時，根據需要來遞增或遞減局部最小和最大生產能力值 ，以便使得薄片厚度返回合適范圍。
【權利要求】
1.一種方形壓捆機，具有: 壓捆室(18)， 恒定往復運動柱塞(20)，用于在壓捆室中壓緊農作物； 可變容積的供給器導管(16)，農作物在該供給器導管中由填塞器(36)進行預壓縮；
壓力傳感器(32)，用于確定在供給器導管(16)中的農作物的填塞密度； 充填機(34)，用于在已經超過由壓力傳感器(32)檢測的密度界限值之后在由往復運動柱塞(20)的位置提供的第一時機將農作物薄片從供給器導管(16)傳送至壓捆室；以及 捆包運動傳感器(40 )，用于在由柱塞(20 )壓縮后確定各薄片的寬度； 其特征在于: 控制系統操作成確定生產能力參數，該生產能力參數由從供給器導管(16)開始充裝的時間至超過供給器導管(16)中的界限壓力的時間來表示，并以柱塞(20)的循環數來表達，且該控制系統有閉環操作模式，其中，供給器導管(16)的容積和壓力傳感器(32)的界限壓力中的至少一個自動變化，以便將生產能力參數保持在多個合適生產能力范圍中的一個內，該合適生產能力范圍由控制系統來選擇，以使得在最終形成的捆包內的各薄片的寬度保持在預定界限內。
2.根據權利要求1所述的方形壓捆機，其中:生產能力參數稍微小于整數，這樣，當要傳送至壓捆室(18)中的、處于合適密度的精確質量農作物處于供給器導管(16)中時，柱塞(20)打開在壓捆室(18)的底部中的開口。
3.根據權利要求2所述的方形壓捆機，其中:生產能力參數等于柱塞(20)的一個循環的 0.9,1.9,2.9,3.9 或 4.9 倍。
4.根據前述任意一項權利要求所述的方形壓捆機，其中:可人工操作的選擇器提供為使得操作人員能夠在控制系統的至少兩個操作模式之間選擇，第一模式優化捆包質量，第二模式優化壓捆效率。
5.根據權利要求4所述的方形壓捆機，其中:當操作人員選擇控制系統的壓捆效率模式時，容許在認為供給器導管(16)充滿的時間和柱塞(20)處于允許預壓縮農作物薄片加載至壓捆室(18)中的位置的時間之間的延遲。
6.根據權利要求5所述的方形壓捆機，其中:控制系統的壓捆效率模式產生具有變化長度和/或重量的捆包。
7.根據權利要求4所述的方形壓捆機，其中:當操作人員選擇控制系統的壓捆質量模式時，充裝供給器導管(16)所需的農作物的量根據工作能力參數而變化。
8.根據前述任意一項權利要求所述的方形壓捆機，其中:各薄片在由柱塞(20)壓縮之后的寬度在5和IOcm之間。
9.一種通過根據權利要求1至6中任意一項所述的方形壓捆機來制造捆包的方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 測量工作能力參數； 設置薄片的厚度的最大值和最小值；以及 通過增加或減小在供給器導管(16)中用于激發充填機(34)的操作所需的農作物量而使得測量的工作能力參數保持在設置界限之間。
10.根據權利要求9所述的方法，其中:保持步驟通過改變供給器導管(16)的容積和/或傳感器(32)的靈敏性來進行。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其中:用于薄片的厚度的最大值和最小值通過壓捆運動傳感器(40 )來監測。
12.根據權利要求9至11中任意一項所述的方法，其中:保持測量的工作能力參數通過閉環反饋系統來進行。`
【文檔編號】A01F15/08GK103687476SQ201280035243
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年6月12日 優先權日:2011年6月15日
【發明者】B·米斯索藤, N·蒙特尼, D·韋爾豪格 申請人:Cnh比利時股份有限公司