用于农业器具的进给系统的制作方法

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2014年7月23日提交的名称为“feedingsystemforanagriculturalimplement(用于农业器具的进给系统)”的美国临时申请no.62/028,205的优先权和利益，该临时申请据此全文以引用方式并入本文。

本发明整体涉及可压缩物料的领域，更具体地，本发明涉及用于农业器具的进给系统。

背景技术：

总体上，农业收割机包括在收割机的整个宽度上分布的多个收割头部。每个收割头部都被构造成用以当收割机行进越过田地时成行地收割作物。收割的作物可以经由空气流被引导到容器和/或捆包腔室，在容器和/或捆包腔室处包裹或系结收割的作物以形成捆包。遗憾的是，在收割的作物的流量和/或收割的作物从收割头部流动到捆包腔室的密度方面可能存在不一致，继而可能导致在捆包腔室中形成的捆包的密度和/或形状不一致。

技术实现要素：

在一个实施例中，用于农业器具的进给系统包括料斗，该料斗被构造成用以接纳农作物物料。横跨料斗延伸的螺旋输送器被构造成用以将来自料斗的农作物物料计量到锥形通路中。可动带沿着锥形通路的一侧设置，并且被构造成用以将农作物物料通过锥形通路朝向锥形通路的出口推压，以将农作物物料形成为垫状物，垫状物的厚度大致等于出口的宽度。

在一个实施例中，农业器具包括具有料斗的进给系统，料斗被构造成用以接纳农作物物料并且便于将农作物物料传送到沿竖向在料斗的下方延伸的通路中。进给系统还包括设置在通路的相对两侧上的一对从动带。所述一对从动带中的每个带被构造成用以经由所述一对从动带中的每个带的运动将农作物物料通过通路朝向通路的出口推压，以将农作物物料形成为垫状物，垫状物的厚度大致等于出口的宽度。

在一个实施例中，农业器具的进给系统包括传感器组件，传感器组件被构造成靠近通路的出口设置。传感器组件被构造成用以输出表示穿过出口的农作物物料的垫状物的厚度、重量、密度或它们的任何组合的信号。控制系统还包括处理器，该处理器被构造成用以接收来自传感器组件的信号，并且向一个或多个控制系统提供控制信号，以调节沿着通路的一侧设置的带的定位、取向、线性速度或它们的任何组合。

附图说明

当参考附图阅读以下的详细说明时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将得到更好的理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1为被构造成用以收割多行作物的收割机的一个实施例的透视图；

图2为用于图1的收割机的进给系统的一个实施例的透视图；

图3为图2的进给系统的一部分的透视图；

图4为图2的进给系统的横截面侧视图；以及

图5为进给系统的示意图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可以不描述实际实施方式的全部特征。应当理解，在任何这种实际实施例的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出许多具体实施决定以实现开发者的特定目的，例如符合系统相关的和商业相关的约束，这样的目的根据具体实施可以是变化的。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，然而对于了解本发明优点的本领域普通技术人员而言将会是设计、制造和制备的例行任务。

当介绍本发明的各个实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”指的是具有一个或多个该元件。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的，指的是除了所列的元件之外，还可能存在另外的元件。

农业收割机包括横跨收割机的宽度分布的多个收割头部(例如收割单元、鼓或类似物)，以便在收割机横跨田地行进时沿着行收割作物。一旦被收割，作物就经由空气流从收割头部朝向捆包腔室运送。本文所公开的实施例包括进给系统，该进给系统大致设置在收割头部和捆包腔室之间。进给系统被构造成用以经由空气流接纳作物，并且将作物形成为较为一致的垫状物(例如板、块或包装件)。在某些情况下，进给系统可以额外地包装作物和/或调节作物的密度。具体地，本文所公开的进给系统包括料斗，该料斗被构造成用以经由空气流从收割头部接纳作物。与料斗联接的螺旋输送器被构造成用以将作物引导到会聚通路中，该会聚通路沿竖向在料斗下方延伸并且由相对的带(例如可动的带)限定。带的运动将作物引导通过会聚通路，由此将作物进给到垫状物中。作物通过较窄的出口被引导到大致水平的传送器上。传送器被构造成用以将垫状物运送到捆包腔室(或捆包腔室的预腔室)。控制系统被构造成用以例如根据垫状物和/或作物的特性调节进给系统的各个元件(例如带、传送器或螺旋输送器)的定位、取向和/或速度。将一致的垫状物提供到捆包腔室使得捆包腔室能够有效地且高效地形成高质量的、致密的且一致的捆包。在某些情况下，与常规的收割机和捆包机相比，本发明所公开的实施例可以用来有效地且高效地形成更小的和/或更致密的捆包。此外，本发明所公开的实施例能够具有更高的收割能力和/或增大的收割作物输出量。

现在转到附图，图1为收割机10的一个实施例的透视图，该收割机被构造成用以收割成行的作物。收割机10包括具有一个或多个转子14的收割头部12(例如收割头部)，以便在收割机10沿着行进方向11横跨田地行进时收割作物。收割机10还包括空气系统，以便于作物流通过收割机10。例如，在图示实施例中，气动通道16(例如管道)在收割头部12和进给系统20的料斗18的入口之间延伸，并且被构造成用以将作物从收割头部12传送到料斗18。在一些实施例中，料斗18的至少一部分可以是穿孔的，使得空气能够从气动通道16流动到料斗18之外。如以下更详细地讨论的，进给系统20将作物进给到一致的垫状物中，并且将该垫状物传送到捆包机22的捆包腔室。在某些实施例中，捆包机22可以是矩形捆包机，但是进给系统20也可以适用于圆形捆包机。另外，虽然捆包机22示出为是收割机10的一部分，但是在某些实施例中，捆包机22可以是单独的器具或另一个车辆的一部分。

在图示实施例中，收割机10是自推进的，并且利用轮24使收割头部12运动通过田地。在一些实施例中，收割头部12为器具的一部分，该器具被构造成被原动机(例如牵引机)驱动通过田地。驾驶舱26可以包括具有控制器的界面，以用于操作收割机10和监测收割过程。尽管在图1中示出了四个收割头部12，但是应当理解，收割机10可以具有任何合适数量的收割头部12，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个收割头部12。

图2为可以在图1的收割机10中使用的进给系统20的一个实施例的透视图。可以参考轴向轴线或方向30、侧向轴线或方向32和竖向轴线或方向34，来描述进给系统20。气动通道16中的空气流38将作物引导到料斗18中。在图示实施例中，三个气动通道16将作物从收割头部12递送到料斗18中。在一些实施例中，每个气动通道16被构造成用以将作物从一个或多个对应的收割头部12递送到料斗18。可以设有任何合适数量的气动通道16(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)，并且每个气动通道16可以被构造成用以从任何合适数量的对应收割头部12(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)递送作物。

如图所示，料斗18是一个单一的、连续的槽，该槽被构造成沿侧向方向32横跨收割机10延伸。螺旋输送器40设置在料斗18的出口42处，并且沿侧向方向32横跨料斗18延伸。如以下更详细地讨论的，在螺旋输送器40的一侧上的条板可以沿一个方向取向，而在螺旋输送器的另一侧上的条板可以沿另一个不同的方向取向。这样的构造使得螺旋输送器40能够将作物朝向料斗18的中心部分44引导并且引导到带50(例如可动带或链)之间的通路中。

在图示实施例中，带50定位在通路的沿轴向相对的两侧上，并且沿着竖向轴线34在螺旋输送器40和通路的出口58之间向下朝向彼此会聚。每个带50具有在支撑件54之间沿侧向延伸的连续表面52。如以下更详细地讨论的，突起56横跨每个带50的连续表面52延伸，以接合作物，由此将作物推压通过通路。作物通过通路被引导到较窄的出口58。当作物被引导通过通路时和/或当作物从出口58出现时，作物形成为致密的、一致的垫状物。

垫状物离开通路而到达传送器60(例如大致水平的传送器)上。传送器60在出口58和捆包腔室(例如捆包腔室或捆包预腔室)之间沿轴向延伸。因此，传送器60的第一端部62定位成与出口58相邻，以用于接纳垫状物，传送器60的第二端部64可以定位成与捆包腔室相邻。传送器60具有在相对的壁68之间沿侧向延伸的连续表面66。在一些实施例中，传送器60和/或相对的壁68可以在传送器60的第一端部62和第二端部64之间沿着轴向轴线30会聚(例如成锥形)。如图所示，传送器60被构造成用以从出口58朝向捆包腔室向后运送垫状物，如箭头70所示(例如与行进方向11相反)。

如图所示，进给系统20包括耙80(例如梳子或风挡)，以整饰和/或平整垫状物。在一些实施例中，耙80可以支撑(例如抑制)垫状物，并且阻止垫状物内的作物例如被风吹走。耙80可以定位在任何合适的位置中。例如，耙80能够可旋转地联接到壁68和/或支撑件54，耙80的齿状物可以大致沿竖向向下延伸和/或沿轴向延伸以接触垫状物。在一些实施例中，耙80可以被构造成用以在垫状物上浮动，由此在垫状物朝向捆包机22运动时梳理垫状物。在一些实施例中，可以通过机械止挡件和/或电子控制系统控制在耙80和轴向轴线30之间形成的耙角度81，如以下更详细地讨论的。

在图示实施例中，覆盖件82在传送器60的竖向上方在壁68之间沿侧向延伸，以例如容纳垫状物和/或保护垫状物免于碎屑。尽管示出了一个覆盖件82，但是应当理解，多个覆盖件82可以沿着传送器60延伸，和/或覆盖件82可以具有任何合适的尺寸或形状。在图示实施例中，具有突起86的针刺轮84在传送器60的竖向上方在壁68之间沿侧向延伸。针刺轮84可旋转地联接到壁68，针刺轮84的旋转可以朝向捆包腔室向后70推压垫状物。尽管示出了一个针刺轮84，但是应当理解，多个针刺轮84可以沿着传送器60设置，并且针刺轮84可以具有用于将垫状物朝向捆包腔室推压的任何合适的构造。

图3为图2的进给系统20的一部分的透视图。如图所示，螺旋输送器40定位成与料斗18的出口42相邻。螺旋输送器40包括轴88，该轴沿侧向从第一端部90延伸到第二端部92。螺旋输送器40的第一部分96中的第一螺旋结构94(例如条板)相对于轴88沿第一取向进行取向，而螺旋输送器40的第二部分100中的第二螺旋结构98相对于轴88沿与第一取向不同的第二取向进行取向。在某些实施例中，第一螺旋结构94沿第一旋转方向延伸，第二螺旋结构98沿第二旋转方向延伸，第二旋转方向与第一旋转方向相反。因此，当螺旋输送器40如箭头102所示地旋转时，螺旋输送器40的第一部分96和第二部分100均将作物朝向料斗出口42的中心部分44引导。这样的构造便于作物传送到由支撑件54和带50限定的通路106中，该通路沿竖向定位在料斗出口42的中心部分44的下方。在其它实施例中，螺旋输送器40可以具有仅仅一个(例如单个)螺旋结构。

在图示实施例中，通路106沿竖向在料斗出口42的中心部分44的下方延伸。然而，在其它实施例中，通路106可以从料斗18的任何合适的部分延伸。例如，通路106可以设置成靠近料斗18的一个侧向端部。在这样的情况下，传送器60可以沿着农业收割机10的一个侧向侧面从通路106延伸。这样的构造在具有偏心捆包机22的农业收割机10中可能是有利的，该偏心捆包机设置在农业收割机10的一个侧向侧面上。此外，在一些实施例中，进给系统20可以包括多于一个的通路106(例如，2、3、4、5或更多个通路106)，这些通路被构造成用以将作物引导到传送器60。例如，两个通路106可以将两个垫状物进给到一个较宽的传送器60上。在一些这样的实施例中，传送器60可以在通路106的相应出口58和捆包腔室24之间成锥形，由此将两个垫状物压缩成用于捆包腔室24的具有期望形状和尺寸的一个垫状物。另外，在一些这样的实施例中，料斗18可以具有多个隔室，或者可以设有多个单独的料斗18。例如，在一些实施例中，每个气动通道16可以将作物递送到料斗18的一个对应的、单独的隔室中，并且料斗18的每个隔室内的作物可以被传递到单独的相应通路106。

图4为图2的进给系统20的横截面侧视图。如图所示，进给系统20包括气动通道16，该气动通道被构造成用以经由空气流38将作物引导到料斗18中。在图示实施例中，气动通道16沿着料斗18的第一侧110(例如向前侧)联接到料斗18，但是气动通道16可以在任何合适的位置处联接到料斗18。作物被空气流38朝向螺旋输送器40推压，螺旋输送器40的旋转将作物引导和/或计量到通路106中，如上所述。

一旦作物处于通路106中，带50就将作物朝向出口58引导和/或推压。如图所示，分流器112(例如叶片)设置在通路106中，以控制作物通过通路106的流动。例如，分流器112减少作物的不期望的积聚，和/或将作物朝向带50引导。分流器可以相对于轴向轴线30以分流器角度114取向。在图示实施例中，带50定位在通路106的沿轴向相对的两侧上。当每个带50如箭头118所示绕对应的一对驱动轮116旋转时，每个带50的连续表面52和/或突起56将作物朝向出口58沿竖向向下推压。驱动轮116可以被任何合适的驱动系统驱动旋转，例如液压驱动系统或类似物。如图所示，带50相对于彼此沿竖向偏移。例如，与向后带50b相比，向前带50a沿着竖向轴线34可以相对更靠近传送器60。如图所示，带50在螺旋输送器40和出口58之间沿着竖向轴线34向下朝向彼此会聚，使得在通路106的上部部分处的带50之间的第一轴向距离120大于在通路106的下部部分处的带50之间的第二轴向距离122(例如，通路106沿着竖向轴线34向下呈锥形)。因此，向前带50a和向后带50b相对于彼此以角度124取向。角度124可以是任何合适的角度，例如15至60度、20至50度或者25至45度。

在某些实施例中，带50的定位和/或取向是可调节的。例如，带50可以经由定位控制系统的一个或多个定位致动器127沿着竖向轴线34和/或沿着轴向轴线32运动。在这样的情况下，带50可以彼此独立地运动或者一起运动。以举例的方式，参考图4，如箭头128所示，第二带50b的远离传送器60的运动使得出口58的尺寸增大，由此使得进给系统20能够产生相对较大的垫状物、相对较厚的垫状物和/或相对不那么致密的垫状物。在某些情况下，通过取向控制系统的一个或多个取向致动器129，可以调节带50的相对于彼此的取向。例如，经由第一带50a和/或第二带50b绕任何驱动轮116处的旋转点的旋转，可以调节角度124。这样的调节可以使得进给系统20能够改变第一轴向距离120和/或第二轴向距离122，以及通路106和/或出口58的尺寸和/或形状。例如，这样的调节使得进给系统20能够产生具有各种特性的垫状物，和/或有效地进给具有各种特性(例如，密度、湿度、单位尺寸等)的作物。

在一些实施例中，带50的线性速度是可调节的。在图示实施例中，速度控制系统可以改变驱动轮116的旋转速率，由此改变带50的线性速度。第一带50a和第二带50b的线性速度可以独立地改变或者一起改变。例如，改变带50的线性速度可以使得进给系统20能够控制垫状物的特性，例如垫状物的密度。例如，经由各种控制系统，进给系统20的其它特征也可以是可调节的，例如传送器60的线性速度、螺旋输送器40的旋转速率、针刺轮84的旋转速率、针刺轮84和传送器60之间的距离131、耙80和传送器60之间的耙角度81、分流器112和轴向轴线30之间的分流器角度114、或者它们的组合。如以下更详细地讨论的，进给系统20的处理设备可以被构造成用以响应于各种输入，包括表示垫状物的特性(例如深度、重量、密度等)的数据，来控制这样的调节。

在一些实施例中，进给系统20包括传感器组件130，该传感器组件被构造成用以输出表示由进给系统20形成的垫状物的多个特性中任何特性的信号。例如，传感器组件130可以检测垫状物的深度(例如厚度)、垫状物的重量、和/或垫状物的密度。传感器组件130可以是任何合适类型的传感器(例如光学传感器、机械或电气接触传感器、测力传感器或换能器等)，并且可以定位在进给系统20内任何合适的位置中。例如，传感器组件130可以定位成靠近出口58，例如联接到支撑件54之一或者联接到壁68之一，如图所示。在某些实施例中，传感器组件130可以是光学传感器，并且可以被构造成用以输出表示垫状物的深度的信号。在一些实施例中，传感器组件130可以包括测力传感器，该测力传感器联接到横跨出口58和/或横跨传送器60定位的铰接门(例如挡板门)，并且被构造成用以输出表示垫状物的重量和/或密度的信号。例如，传感器组件130可以监测在垫状物行进穿过铰接门时由垫状物施加的力，该力可以表示垫状物的重量和/或密度。

在一些实施例中，传感器组件130可以安装在传送器60下方，以便于检测垫状物的重量。在某些实施例中，多于一个的传感器组件130设置在任何合适的位置中。例如，一个传感器组件130可以是光学传感器，该光学传感器被构造成用以监测垫状物的深度，另一个传感器组件130(例如联接到铰接门的测力传感器)可以被构造成用以监测垫状物的重量和/或密度。借助于另一个例子，一个传感器组件130可以联接到壁68，而另一个传感器组件130可以安装在传送器60下方。如以下更详细地讨论的，传感器组件130可以被构造成用以向控制系统输出表示垫状物的特性的信号。另外，控制系统可以被构造成用以基于从传感器组件130接收到的信号来调节进给系统20的各种特征。例如，控制系统可以发送信号以调节带50的定位、取向和/或速度。

图5为进给系统20的一个实施例的示意图。在图示实施例中，进给系统20包括控制系统140，该控制系统具有控制器142，该控制器被构造成用以接收来自传感器组件130的信号。这些信号可以表示靠近出口58的位置处的垫状物的各种特性，例如垫状物的深度、重量和/或密度。如以下详细讨论的，控制器142可以基于接收到的信号，经由各种控制系统控制带50的定位、带50的取向和/或带50的速度。另外，控制器142可以基于接收到的信号，经由各种控制系统控制传送器60的速度和/或螺旋输送器40的旋转速度。在某些实施例中，图示的控制系统是自动的，但是在一些实施例中，使用者可以经由用户界面144提供各种输入以调节进给系统20的特征。

在图示实施例中，控制系统140包括取向控制系统146，该取向控制系统被构造成用以控制带50相对于传送器60和/或轴向轴线30的取向。例如，取向控制系统146可以包括驱动系统，例如液压驱动系统，其控制一个或多个致动器129以调节带50相对于彼此的角度124，如图4所示。如图所示，控制系统140还包括定位控制系统148，该定位控制系统被构造成用以控制带50相对于传送器60和/或相对于彼此的定位。例如，定位控制系统148可以包括驱动系统，例如液压驱动系统，其控制一个或多个致动器127以沿着竖向轴线34和/或沿着轴向轴线30调节带50，如图4所示。另外，图示的控制系统140包括速度控制系统150，该速度控制系统被构造成用以控制带50的线性速度。例如，速度控制系统150可以包括驱动系统，例如液压驱动系统，其控制驱动轮116的旋转速率，由此控制带50的线性速度。

如图所示，控制系统140包括被构造成用以控制传送器60的速度的传送器控制系统152以及被构造成用以控制螺旋输送器40的速度的螺旋输送器控制系统154。例如，控制系统140还包括：轮控制系统156，其被构造成用以控制针刺轮84的旋转速率和/或针刺轮84和传送器60之间的距离131；耙控制系统158，其被构造成用以控制耙80和传送器60之间的耙角度81；以及分流器控制系统159，其被构造成用以控制分流器112和轴向轴线30之间的分流器角度114。

在某些实施例中，控制器142是具有电路的电子控制器，该电路被构造成用以处理来自传感器组件130和/或控制系统140的其它部件的数据。在图示实施例中，控制器142包括处理器(例如图示的微处理器160)和存储装置162。控制器142还可以包括一个或多个存储装置和/或其它合适的部件。处理器160可以用来执行软件，例如用来控制进给系统20的软件，等等。此外，处理器160可以包括多个微处理器、一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器、和/或一个或多个专用集成电路(asics)、或它们的某种组合。例如，处理器160可以包括一个或多个精简指令集(risc)处理器。

存储装置162可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(ram)，和/或非易失性存储器，例如rom。存储装置162可以存储多种信息，并且可以用于各种目的。例如，存储装置162可以存储用于处理器160执行的处理器可执行指令(例如固件或软件)，例如用于控制进给系统20的指令。存储装置(例如非易失性存储器)可以包括只读存储器(rom)、闪存存储器、硬盘驱动器、或者任何其它合适的光学、磁性或固态存储介质、或者它们的组合。存储装置可以存储数据(例如，期望的垫状物深度、期望的垫状物重量和/或期望的垫状物密度)、指令(例如，用于控制进给系统20的软件或固件等)、以及任何其它合适的数据。

参考图5，在某些实施例中，传感器组件130可以向控制器142提供表示靠近出口58的位置处的垫状物的深度和/或重量的信号。如果控制器142的处理器160确定垫状物的深度小于期望的深度(例如，存储在存储装置162中的深度和/或适用于有效地在捆包机22中形成捆包的深度)，那么控制系统140可以调节带50以使得垫状物的深度增大。例如，定位控制系统146可以移动一个或两个带50以增大出口58附近的第二轴向距离122，由此能够形成具有更大深度/厚度的垫状物。如果控制器142的处理器160确定垫状物小于预定的期望重量和/或密度(例如，存储在存储装置162中的重量和/或密度和/或适用于有效地在捆包机22中形成捆包的重量和/或密度)，那么控制系统140可以调节带50以使得垫状物的重量和/或密度增大。例如，速度控制系统150可以减缓驱动轮116的旋转速率，由此降低带50的速度。带50的较慢的速度使得更多的作物能够积聚在通路106中，并且便于形成具有更大重量和/或密度的垫状物。

在一些实施例中，控制系统140可以被构造成用以经由用户界面44和/或经由合适的传感器接收其它输入，包括表示作物或收割过程的特性的数据(例如，作物类型、作物含水量、作物产量或流入料斗的作物体积等)，和/或经由用户界面44接收各种其它操作者输入(例如期望的捆包密度等)。在一些实施例中，控制系统可以被构造成用以基于表示作物的特性的数据和/或操作者输入，来调节进给系统20的各种特征。例如，操作者可以输入由捆包机22生成的捆包的期望密度，并且控制系统140可以被构造成用以响应于该输入来控制进给系统20的各个部件。

以上公开的进给系统20可以适用于各种作物和各种农业设备。例如，进给系统20可以适于进给干草、稻草、杂草、青贮饲料、玉米秸秆、烟草、棉花、生物质或者任何其它合适的可压缩物料。另外，进给系统20可以整合到任何被驱动的或被拖曳的农业器具中，或者在一些实施例中，进给系统20可以适用于自立式捆包机。

虽然已经在本文中图示和描述了本发明的仅仅某些特征，但是本领域技术人员将会想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落在本发明的真实范围内的所有这样的修改和改变。