用于打包材料对作物包的应用的电机驱动装置的制作方法

本公开涉及包裹作物包，该作物包包括在圆形打包机(round baler)中形成的作物材料捆。

背景技术：

在农业和其他应用中，利用打包材料包裹作物包是有用的。例如，某些类型的打包材料能够有助于将作物包保持在一起，并且能够使作物包免受诸如雨水和其他水分源等环境元素的影响。

在传统的打包系统中，较复杂的机械装置被用于将打包材料从存储辊移动到打包腔，从而打包腔中的捆能够被包裹。例如，带式传动装置能够被用于将打包机的机械驱动装置连接到用于网状打包材料的进送辊。因此通过相关带的机械连接或分离能够控制网状打包材料到打包腔的进送。然而，该结构可能不会被特别好地设置以对网状打包材料的运动(例如，网状打包材料的进送率或拉伸)进行精细的调节控制。此外，此种复杂的结构可能需要相当多的校准和维护，这将减少农业作业机械的可用于实际收集和包裹农作物材料的时间。传统的系统也可能很难或不可能在主动操作期间精细调节或以其他方式校准，并且可能只限于单一的被驱动的转动方向。

技术实现要素：

公开了一种用于移动打包材料的系统和方法。

根据本公开的一个方面，一种系统可以利用打包材料辊移动用于打包机中的农业作物包的打包材料。马达可以被固定到打包机并且可以被构造为使得打包材料辊转动。控制器可以被配置为：使马达驱动打包材料辊在第一方向上转动，使得打包材料辊将打包材料朝向向被打包机包含的作物包移动。控制器还可以被配置为在将打包材料施加到作物包期间，使马达执行如下操作中的一项或多项以拉伸打包材料：相对于第一方向制动打包材料辊，和使打包材料辊在与第一方向相反的第二方向上转动。

根据本公开的另一方面，一种方法可以利用打包材料辊和马达移动用于打包机中的农业作物包的打包材料，所述马达被配置为使打包材料辊转动。使马达驱动打包材料辊在第一方向上转动，使得打包材料辊将打包材料朝向被打包机包含的作物包移动。在将打包材料施加到作物包期间，使马达执行如下操作中的一项或多项以拉伸打包材料：相对于第一方向制动打包材料辊，和使打包材料辊在与第一方向相反的第二方向上转动。

在附图中和下述的说明中提及了一个或多个实施例的细节。从下文的说明、附图和权利要求中，其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是能够利用所公开的系统和方法的农业打包机的右视立体图；

图2是图1的打包机的某些部件的左视立体图，包括根据公开的系统的一个实施例设置的马达；

图3是图2的部件的侧视正视图，包括所述马达；以及

图4是图1的打包机的局部右视立体图，包括被设置为与公开的系统的实施例的一起使用致动器。

各个附图中的类似的附图标记表示类似的元件。

具体实施方式

下文描述公开的系统和方法的一个或多个示例性实施例，如上述简要说明的图形的附图所示的那样。本领域的技术人员可以想到对示例性实施例的多种修改。

如用在本文中的，除非另外限定或修改，否则通过连词(例如，“和”)分开以及带有前缀“......中的一个或多个”或者“......中的至少一个”等列举的元件表示潜在地包括该列表中的单个元件或者这些元件的组合的构造或结构。例如“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或多个”表示如下的可能性：仅A、仅B、仅C，或者A、B和C中的两个或以上的任何组合(例如A和B；B和C；A和C；或者A、B和C)。

如上所述，用于移动打包材料的传统系统可能具有多种缺点。本文公开的方法和系统能够提供对于打包材料的移动(包括在圆形打包机中的打包材料的进送、拉伸、切割和缩回)的改进控制。

图1示出了示例性圆形打包机10，以用于形成构造为圆形捆的作物包。本文的多个实施例可以体现所公开的系统和方法，其可用于打包机10和圆形捆包的形成和包裹。然而，应当理解打包机10仅仅体现为一个示例，并且公开的系统和方法能够适用于其他的圆形打包机，具有相应的作物包的其他作物包装装置，或各种其他机械。

在如图1所述的实施例中，打包机10包括舌状部12，从而打包机10在操作期间可以被一单独的车辆(例如，农业作业车辆，例如未示出的拖拉机)牵引。打包机10在某些实施例中可以经由动力输出(Power TakeOff，PTO)连接件14接收来自此车辆的动力，该PTO连接件14可通过各种已知的方式连接到车辆的PTO轴(未示出)。随着打包机10(例如被牵引着)在田间移动，被切割的作物材料可以通过吸入组件16收集并且被引导到打包机10的框架20内部的打包腔18中。在腔18中，多个辊能够转动以使传送带(在图1中未示出)运动，以旋转所收集的材料并且将其压缩成大致圆柱形(或者“圆形”)的捆包(未示出)。可选地，各种辊自身(而不是与带或其他装置的组合)可以在被称为“固定腔打包机”的打包机中用于创建密度并且形成捆包。

图2和3示出了打包机10的某些内部机构，包括用于旋转作物材料并将其压缩成圆形捆的带结构22。在示出的示例中，马达24被固定在打包机10的靠近后盖26的后部位置。应当注意，网状材料打包系统(并且因此马达24)可以被安装在打包机的另一位置，例如，在打包机的前部或者在打包机的后部的其他位置，例如比后盖高或低的位置。在一些实施例中，盖26可以被打开从而加载一卷打包材料(未示出)，诸如网状打包材料。如图2和3所示，马达24可以是电动马达，该电动马达接收来自牵引车(或其他动力源)的电力系统的动力。例如，马达24可以被构造为具有适当动力的短轴型电机(pancake-style electrical motor)。在其他实施例中，也可使用其他类型的马达，包括液压马达。一般地，马达24被构造为用于驱动打包材料辊30转动，该打包材料辊30能够被构造为橡胶辊或其他辊。在一些实施例中，齿轮箱(例如，如图2和3所示的齿轮箱2)可以被布置在马达24和辊30之间，从而辊30能够以与马达24的输出速度不同的速度转动。

在一些实施例中，打包机10(或牵引打包机10的车辆)能够包括控制器28，该控制器28能够包括一个或多个计算装置，例如各种处理器装置和各种相关的存储器架构。在某些实施例中，控制器28能够额外地(或可替代地)包括各种其他电子控制电路和装置(例如，各种动力电子装置或可编程电路)。控制器28可以与其他部件分开地设置(例如，如图2和3所示)或者能够集成到各种部件(例如，马达24)中。在一些实施例中，控制器28可专用于本文公开的功能。在一些实施例中，控制器28还可以被构造为提供除本文公开的控制功能之外的其他功能。

在一些实施例中，控制器28能够与打包机10、牵引打包机10的车辆或其他平台的各种其他装置通信。如图所示，控制器28与马达24通信，从而控制器28能够接收来自马达24的信号并且向马达24提供控制信号。控制器也能够与分布在打包机10上或其他位置上的各种传感器、致动器或其他装置通信。例如，控制器28能够通过使用马达24内部或外部的感测技术与辊30、打包机10的其他辊(例如辊34)、PTO轴14等上的转动传感器通信(或构造为用于监控这些转动传感器)。

一般地，控制器28(或其他控制装置)能够被用于执行通过使用辊30将网状打包材料移动通过机器的方法。当形成在打包腔18中的捆已经做好被包裹的准备时，控制器28能够使马达24启动，以在第一进送方向46(即，从图3的角度看出，逆时针)上转动。这使打包材料(例如，网状打包材料)能够从盖26中的打包材料卷(未示出)上拉出到辊30上，然后被从辊30进送到网状材料托盘36上或者进送到包含在该腔中的从辊30到打包腔18和所述捆的其他路径上。与传统的方法相比，使用本公开的结构能够在更加渐进的移动中开始网状打包材料到捆的运动。

与传统的系统相反，能够通过马达24较平缓地执行打包操作的受控制的启动。在传统的系统中，例如，线性致动器(例如，下文参考图4说明的那样)能够被致动，以向附接到网状材料辊(例如，与辊30类似的辊)的带式驱动系统的带施加张力。当张力被足够地增大时，网状材料辊转动，以将打包材料朝向捆移动。然而，利用此种系统，进送的启动的精细控制是很难的。利用所述马达24，打包材料的进送能够明显地更加平缓地启动和加速，或者根据特定操作的需求或者特定操作员的喜好以任意方式(例如，忽然地)启动和加速。

随着打包材料被辊30进送(随着被马达24驱动)向打包腔18，打包腔中的捆继续转动。因此，当捆被打包材料接合时，捆的转动以与捆的径向最外边缘(即，在打包材料与捆的接合点处)的切向速度对应的速度牵拉网状打包材料。这能够向打包材料施加拉伸。

由于各种原因，将适当程度的拉伸施加到打包材料是重要的。例如，在打包操作期间，一旦捆从打包腔中排出时，未充分拉伸的打包材料将不能够适当地压缩捆或者不能维持捆的适当压缩。此外，在打包操作期间，过度拉伸的打包材料可能会撕裂或以其他方式出现故障，从而打捆的作物材料将被相应地减压或松开。

在本文公开的系统和方法的作用下，马达24能够被有用地控制，从而保证在打包操作期间适当的张力被施加到打包材料，并且因此保证适量的拉伸被施加到打包材料。在一些实施方式中，马达24可以被控制，以在与捆接合的打包材料和由辊30传送(或移动)的打包材料之间形成相对精确的速度差。在一些实施方式中，一旦打包材料正在被转动中的捆牵拉，控制器28能够使马达24关闭，由此允许马达24的转子的自然转动惯性来使辊30的转动减速。在一些情况下，这能够在辊30和捆之间产生适当的切向速度差，从而在辊30和捆之间移动的打包材料能够被适当地拉伸。

在一些实施方式中，控制器28能够可替代地使马达24向辊30的进送(例如，逆时针)转动施加反向扭矩，由此主动地使辊30制动和减速。此外，通过在辊30和捆之间提供适当的速度差，能够在材料被进送到捆上的同时向打包材料施加适当的拉伸。在一些实施方式中，控制器28可能使马达24向辊30的进送转动施加足够的反向扭矩，从而使得辊30可以在第二制动或拉伸方向48(例如，顺时针，如图3所示)上转动，该方向48与进送方向46以及与沿网状材料托盘36的网状材料路径的方向50相反。例如，如果打包材料被构造为在打包操作期间在辊30上具有一定程度的打滑，或者如果辊30的逆向转动被以作为打包材料的周期制动或拉伸的受控的间歇间隔施加，那么这将是有用的。

如上所述，齿轮箱(例如齿轮箱32)能够被提供，为使辊32以与马达24的输出速度不同的速度转动。在一些实施方式中，控制马达24以向打包材料施加适当的拉伸，能够导致此种机构的使用。例如，在齿轮箱32被构造为减速齿轮箱以使得辊30以比马达24的输出轴的速度更慢的速度转动时(例如，1∶10或更小的传动比，以实现300-500rpm或更小的辊速)，控制器28能够被构造为相对于辊30的由齿轮箱32修改过的目标速度(而非相对于马达24的绝对目标速度)来控制马达24。齿轮箱32中的齿轮可以在马达24和辊30之间提供机械连接，或者除了齿轮箱之外，还可以使用各种其他驱动机构(例如，带、链条等)将马达连接到辊。此外，在其他驱动结构(例如，带、链条等)中可以包含适当的齿轮减速装置(例如，滑轮、链轮等)，从而可能不需要使用齿轮箱。

控制器28能够被用于以各种方式控制马达24。在一些实施方式中，控制器28能够被用于向马达24施加基于电流的控制。例如，通过使用基于频率的监控或者其他监控，控制器28能够操作以维持(或大体上维持)用于马达24的目标电流，使得马达24提供相应的目标输出扭矩。在一些实施方式中，根据当前正在进行中的特定操作，能够改变目标电流。例如，在打包操作开始阶段，可以设定和维持较大的目标电流，因为马达24独立于捆作业以将打包材料从辊30移向打包腔18。在打包操作中的随后阶段中，可以设定和维持较低的目标电流(和/或具有相反的符号的目标电流)。

在一些实施方式中，控制器28能够被构造为实现速度控制(例如，通过开环或闭环速度控制架构)。以此方式，例如，通过对马达24(以及因此对辊30)的速度的直接控制(而非通过对马达扭矩的控制或额外地对马达扭矩的控制)，能够向打包材料施加适当的拉伸。在一些实施方式中，对马达24的速度控制可包括监控打包机10(或其他机器)的其他部件的速度。在一些实施方式中，为了保证马达24的速度与打包腔18中的捆的转速适当地匹配(或者偏离此速度)，控制器28能够被构造为确定辊34(或者带传动系统22的其他辊)的转速，或者PTO轴14的转速(其能够驱动辊34和其他辊转动)。例如，指向辊34或PTO轴14的传感器能够向控制器28提供指示这些相应部件的速度的信号。控制器28然后能够控制马达24以提供用于辊30的适当速度，同时考虑来自捆自身的标称速度或目标速度的潜在的变化。

作为另一示例，控制器28能够被构造为探测打包腔18中的捆的转速的更加直接的指示物。例如，特征、装置或标记能够被施加到打包腔18内的捆，或者能够被包含在被施加到捆的打包材料中或上。通过跟踪此种特征、装置或标记的移动或位置，控制器28因此能够确定捆的转速。该信息随后能够被用于确定用于马达24的适当速度(例如，以向正在被进送到捆上的打包材料施加适当的拉伸)。

在一些实施方式中，操作员能够通过设定用于由控制器28执行的控制结构的特定参数调整施加到打包材料的拉伸。例如，期望用于打包材料的不同水平的拉伸的操作员能够调整由控制器28执行的各种控制环的增益，使得能够施加更大或更小程度的拉伸(与标称值相比)。

在一些实施方式中，控制器28能够控制马达24(例如，如上所述的方式中的一种或多种)，以在打包操作期间向打包材料施加不同量的拉伸。例如，控制器28能够控制马达24以在打包操作期间以不同的速度操作，从而辊30和捆之间的切向速度差以及相应的施加到打包材料的拉伸量在打包操作期间改变。例如，为了提供用于被打包的捆的内层上的更松的(例如，较少的紧紧拉伸)包裹以及用于被打包的捆的外层上的更紧的(例如，较多的紧紧拉伸)包裹，这将是有用的。例如，在应用不同类型的材料的情况下下，这将是有用的。例如，在不同类型的打包材料(例如，网状打包材料、半透明膜等)被合并成复合卷(composite rolls)的情况下，向不同类型的材料(例如来自相同辊)施加不同量的拉伸将是有用的。作为另一示例，在使用多个打包材料卷的情况下，能够向不同的卷施加不同量的拉伸。例如，由第一卷(例如，卷30)提供的打包材料可以被施加第一量的拉伸，并且随后由不同的卷(未示出)提供的打包材料能够被施加不同的第二量的拉伸。类似地，在同时提供两个打包材料卷的情况下(例如，第一卷用于捆外周的中间区域，第二卷用捆外周的一个或两个端部区域)，不同量的拉伸可以被施加到这两个卷。在此情况下，有时可以提供两个打包材料辊(例如，提供与辊30类似的另一辊或者将辊30分为独立转动的区域)，并且利用分开的马达(未示出)控制这些分开的辊的转速(或扭矩)。

值得注意的是，在传统的机器中，打包材料的进送速度(或施加到打包材料的扭矩)的实时变化是不可能的，这是因为需要操作机械隔离件以改变打包材料辊的速度。类似地，在传统的带式驱动装置的情况下，打包机中的驱动辊的恒定转动能够导致在打包机的操作期间用于打包材料辊的驱动带绝不会被完全地释放。因此，驱动带将可能承受相对恒定的磨损(尽管具有不同强度)。这可能不仅需要对带进行日常维护，还需要对带式驱动系统进行的较规律的调整，从而保证被磨损的带能够持续地向打包材料辊施加适当的速度。

在一些实施方式中，控制器28可被构造为使马达24在除上述情况之外的其他情况中在与打包材料的进送路径相反的路径(例如，如图2和3所示的顺时针)上转动。例如，如果打包材料缠绕或缠结在辊30上，实现辊30的被驱动的转动(经由控制器28和马达24)以解绕或解缠结打包材料将是有用的。在传统的系统中，一般地这必须手动地完成。

作为公开的系统和方法的另一优点，传统打包系统的各种部件能够被省略或者明显地减小尺寸，从而降低制作和维护成本以及整个系统的复杂度。也如上所述，例如，使用马达(而非带式驱动装置)允许从打包机中消除很多部件(例如，带式驱动装置、张紧和驱动滑轮、制动结构和垫等)。

传统系统中的其他致动器也能够被减小尺寸或消除。例如，图4示出了致动器40，该致动器40被构造为包括电动马达(或其他马达)的线性致动器，以延伸或缩回螺钉。螺钉的移动导致臂42的移动，该臂42使横跨延伸打包机10的主体的组件44枢转。在传统的系统中，该枢转组件44能够起多种作用。随着组件44在第一方向枢转(例如，如图4所示的顺时针)，设置在如图4所示的打包机10的相反侧上的张紧滑轮能够接合带式驱动装置，从而使得打包材料朝向捆移动。随着组件44在相反的第二方向上枢转(例如，如图4所示的逆时针)，组件44能够释放张紧滑轮，同时向打包材料辊施加制动并且将刀(未示出)移动到网状材料路径50中(参见图3)以切割打包材料。由于马达24能够被直接地和较精密地控制，因此很多部件(例如，张紧滑轮、制动组件和制动垫等)能够从打包机10中消除。此外，由于致动器40可能不再需要移动部件以接合带式驱动系统或不再需要制动辊30，因此致动器40与传统系统相比能够被构造为较小且较节省能量。

另外，马达24可以被控制为减小来自致动器40的切割打包材料所需要的力，或者甚至整体地消除对于切割刀的需求。例如，控制器28能够被构造为控制马达24，从而向来自辊30的打包材料施加足够的张力，从而仅需要来自刀(并且因此来自致动器40)的较小压力以切割打包材料。事实上，在一些实施方式中，在不需要铰接刀或者任何刀的情况下，马达24能够被控制以切断打包材料。例如，当捆已经被适当地包裹时，控制器28能够被构造为使马达24在与打包材料的进送方向的相反的方向(例如，如图2和3所示的顺时针)上强力地转动，或者克服打包腔18内部的捆的转动而强有力地保持打包材料，从而通过接触固定的切割边缘(例如，固定的刀)或者仅仅基于在捆和马达24之间形成的张力就能够切割打包材料。在此情况下，从打包机10中整体地移除致动器40也将是可能的，由此进一步简化打包机设计并且进一步降低相关的制造和维护成本。

使用文本公开的系统也能够减少对于相关的打包机或打包系统的耗时的校准操作的需求。同样地如上所述，例如，对马达24的控制能够减少对于辊30相对于打包腔18中的捆的速度的机械校准的需求。另外，通过对马达24的相对精确的控制，在不需要对大量交互操作的部件(例如，张紧滑轮、切割刀、制动机构等)的大量校准的情况下，能够控制打包操作的各个阶段(包括启动、张紧、停止和切割阶段)的定时。

如本领域的技术人员将理解的那样，本公开的主题的某些方面可以被描述为方法、系统(例如，包含在作业车辆中的作业车辆控制系统)或计算机程序产品。因此，特定实施例可以整体地被实施为硬件，软件(包括固件、常驻软件、微型代码等)，或者实施为软件和硬件方面的组合。此外，特定实施例可以采用计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用存储介质具有嵌入在介质中的计算机可用程序代码。

可以使用任何适当的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可用或计算机可读存储介质(包括与计算装置或客户端电子设备相关的存储装置)可以是例如，但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置，或者前述系统、设备或装置的任意适当组合。计算机可读介质的更具体示例(非排他性列表)可以包括：具有一个或多个金属线的电气连接件、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问内存(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光线、便携式只读光盘存储器(CD-ROM)、光存储装置。在该文件的内容中，计算机可用或计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该介质能够包括或存储由指令执行系统、设备或装置所使用的或与指令执行系统、设备或装置相关的程序。

计算机可读信号介质可以包括具有嵌入在其中的计算机可读程序代码的传播数据信号，该程序代码例如在基带中或者作为载波的一部分。此种传播信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁、光学或它们的任何适当组合。计算机可读信号介质可以是非易失型的，并且可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或运输由指令执行系统、设备或装置所使用的或与指令执行系统、设备或装置相关的程序。

本文参考根据本发明的实施例的流程图和/或方法方块图、设备(系统)和计算机程序产品描述了某些实施例的多个方面。应当理解，通过计算机程序指令可以执行任何流程图和/或方块图的各个方块、以及流程图和/或方块图的多个方块的组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用目的计算机的处理器、专用目的计算机的处理器，或者其他可编程数据处理设备的处理器，以获得一种机器，使得经由计算机或其他的可编程数据处理设备的处理执行的指令创建用于执行流程图和/或方块图的方块或多个方块中规定的功能/行为的装置。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他的可编程数据处理设备以特定的方式起作用，从而存储在计算机可读存储器中的指令生成制造章程，该章程包括执行在流程图和/或方块图的方块或多个方块中特指的功能/行为。

计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他的可编程数据处理设备从而在计算机或其他可编程设备上形成一系列待执行的操作步骤，以生成计算机执行处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于执行在流程图和/或方块图的方块或多个方块中特指的功能/行为的步骤。

附图中的流程图和方块图示出了根据本公开的各种实施例的算法、功能、系统、方法和计算机程序产品的可能实施例的操作。在此方面，流程图或方块图中的各个方块可以表示一个代码的一个模块、一个区段或一部分，该代码包括用于执行特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。此外，在一些替代实施例中，多个方块中所提及的功能(或者在本文中以其他方式描述的功能)可以以附图中所提及的顺序之外的顺序发生。例如，连续示出的两个方块(或者连续描述的两个方框)事实上可以基本上被同时执行，或者根据所涉及的功能多个方块(或操作)有时可以以相反的顺序执行。也应当注意方块图和/或流程图的各个方块、方块图和/或流程图中的多个方块的组合，能够被专用目的基于硬件的系统所执行，该基于硬件的系统执行特定功能或行为，或者执行特定目的硬件和计算机指令的组合。

用在本文中的术语只是为了描述特定实施例，并不试图限定本公开。如在本文中所使用的，单数形式“一个”和“这个”也试图包括复数形式，除非上下文明确规定。此外还应当理解：说明书中使用术语“包括”表示出现所列出的特征部、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除出现或添加其他特征部、整体、步骤、操作、元件、部件中的一个或多个，和/或它们的组合。

本公开的说明书已经为了说明和描述的目的被示出，但是不试图是排他性的或者将本公开限制在公开的内容中。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，很多修改和改变是显而易见的。本文明确参考的实施例被选择和说明，是为了最好地解释本公开的原理和它们的实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够理解本公开，并且认识到所描述的示例的各种替代实施例、修改和改变。因此，除了那么已经明确说明的实施例和实施方式之外的各种实施例和实施方式位于以下的权利要求的范围之内。