專利名稱：具有堵塞物清潔系統(tǒng)的地面工作機器和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有地面接合輪的地面工作機器，特別地，涉及用于響應(yīng)于地面接合輪不再轉(zhuǎn)動而提升地面接合輪的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在美國中西部的作物生產(chǎn)中常見的實踐是將作物殘留物留在田地中的少耕或免耕實踐。結(jié)果，清壟器輪是通常使用的播種器。清壟器輪從行單元的路徑上清除之前的作物殘留物和土壌土塊，以移除殘株并且清潔地面。這為將種子放入土壌中提供了更均勻的環(huán)境，并且從圍繞種子的緊接區(qū)域中清潔殘留物，以利于土壌變暖以及減少疾病和真菌干擾新冒出的幼苗的可能性。
大多數(shù)清壟器輪被配置以清潔與行單元規(guī)輪同寬的路徑。用在已耕地塊(tilledsoil)中的清壟器輪盡力獲得足夠的牽引力以保持輪轉(zhuǎn)動。浮動清壟器輪通常與表土細(xì)碎機輪結(jié)合使用，以測量深度和提供額外的牽引力，以保持清壟器輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)在中耕玉米桿中種植時，根團(tuán)和莖桿可以很容易地變得陷入清壟器輪的前面并且停止清壟器輪的轉(zhuǎn)動。行單元然后開始推殘留物和土壤對。該堆僅需要幾秒就變得大到足以影響被堵塞行的任ー側(cè)上的行。播種機必須停止并提升和在堆上方移動以跳過該堆。如果操作者不希望在田地中留下未播種間隙，則該殘留物和土壌堆必須被手動地移到ー邊，而不是提升播種機以在該堆上方移。這是耗費時間的并且降低種植效率。

發(fā)明內(nèi)容
描述了ー種地面工作機器，具有機架；地面接合輪，安裝到機架并且能夠在不接合地面的提升位置和接合地面的工作位置之間移動。地面接合輪在處于工作位置時隨著地面工作機器在地面上移動時而圍繞輪軸線轉(zhuǎn)動。提供控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有傳感器，用于檢測地面接合輪的轉(zhuǎn)動；控制器，接收來自傳感器的輸入；和致動器，用于在傳感器檢測到地面接合輪不轉(zhuǎn)動時提升地面接合輪。


圖I是地面工作機器的側(cè)視圖，說明該機器的行単元；和圖2是控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于響應(yīng)于地面接合輪的不再轉(zhuǎn)動而提升該機器的地面接合輪。
具體實施例方式參照圖1，顯示地面工作機器10的一個行單元。地面工作機器10是播種機的形式，并且特別地，是具有至少ー個旋轉(zhuǎn)輪的作物播種機或任何類型的機器，所述至少ー個旋轉(zhuǎn)輪在該機器在地面上移動時接合和耕種地面。機器10具有與橫向農(nóng)具桿或架14聯(lián)接在一起的多個單獨行単元12。農(nóng)具桿或架14又聯(lián)接到拖拉機(未顯示)，用于以已知的方式移動該機器。每個行単元12通常被配置為彼此大致相同，并且因此，只顯示和描述單個行單元12。行単元12通過可樞轉(zhuǎn)聯(lián)動元件16與農(nóng)具架14連接，并且因而能夠在大致垂直向上和向下方向上移動，以沿土壌18的輪廓而行。播種機驅(qū)動裝置包括由地面驅(qū)動的主軸20，由地面驅(qū)動的主軸20沿著農(nóng)具架14的背面延伸并且是輸入動力到每個排種器22的來源，或主要來源。柔性驅(qū)動軸24將主軸20連接到傳動裝置26。該傳動裝置的輸出是排種器22的排種器軸。排種器22用于使種子28以預(yù)定平均距離在種溝30內(nèi)彼此隔開。來自排種器的種子通過排種管32落在在種溝中。種溝30由雙盤式開溝器34形成。位于開溝器盤兩側(cè)稍靠后的規(guī)輪38控制開溝器盤插入土壤的深度，從而控制種溝30的深度。規(guī)輪的后面是閉合盤或輪40，閉合盤或輪40通過將土壌放置在種子的頂部上而閉合種溝。開溝器34的前面是清壟器42，清壟器42具有以與機器的向前行進(jìn)方向成角度布置的ー對清壟器輪44。清壟器輪44安裝到臂部46，臂部46在其前端處可樞轉(zhuǎn)地安裝到行單元框架60。如圖所示，輪44具有多個齒或尖頭48， 當(dāng)機器在土壌上移動時，齒或尖頭48嚙合土壤并轉(zhuǎn)動。每個輪44圍繞其各自的軸線轉(zhuǎn)動。輪44的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致土壌表面上的作物殘留橫向地移出開溝器34的路徑，為開溝器留出清潔土壌。這有利于準(zhǔn)確放置種子在種溝30中，并且降低“發(fā)夾彎(hairpining) ”的可能性，在發(fā)夾彎情況中開溝器將作物殘留物(諸如玉米桿)推入種溝，產(chǎn)生不希望用于種子的環(huán)境。臂部46的位置由線性致動器50控制，線性致動器50在工作位置和提升位置之間提升和降低臂部46，輪44在工作位置中接合地面，輪44在提升位置中不接合地面。致動器50可以是氣壓缸、液壓缸、馬達(dá)致動螺桿等。致動器的具體形式不是關(guān)鍵。市面上銷售的某些清壟器產(chǎn)品，包括伊利諾伊州Colchester市的Yetter制造公司的2967E系列的ResidueManager (殘留物管理器)、可從伊利諾伊州Tremont市的Precision Planting(精密種植)公司獲得的Clean Sweep (清潔打掃)和來自伊利諾伊州Sycamore市的Dawn EquipmentCompany 的 Ground Effects (Gfx) Floating Row Cleaner (地面效果(GFX)浮動清壟器)。ー些清壟器是“浮動的”，意味著該清壟器不固定到行單元框架，而是自由沿著土壤的輪廓。其他清壟器相對由線性致動器控制的行單元框架具有固定的位置。在某些田地條件中，作物殘留物，如玉米根團(tuán)和莖桿，可以容易地被捕獲在清壟器輪中并停止輪的轉(zhuǎn)動。行単元然后開始推動殘留物和土壤堆。該堆僅需要幾秒就變得大到足以影響被堵塞行的任一側(cè)上的行。要糾正這ー問題，機器必須停止，并提升和在該堆上方移動以跳過該堆。如果操作者不希望在田地中留下未種植間隙，必須手動移動殘留物和土壤堆到旁邊，而非提升播種機以在堆上方移動。為了減少由堵塞清壟器輪所造成的破壞，輪44在臂46上配備有輪轉(zhuǎn)動傳感器52。傳感器52可以是磁傳感器，磁鐵54安裝在清壟器輪44上，并且當(dāng)磁鐵54通過傳感器52吋，由傳感器檢測到磁鐵54。傳感器52產(chǎn)生輸出信號，該輸出信號被傳送到圖2中示出的控制器56。任何種類傳感器可用于檢測清壟器輪10的轉(zhuǎn)動。這些傳感器包括感應(yīng)式傳感器、近程式傳感器、光學(xué)傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器等。光學(xué)傳感器可以遠(yuǎn)離輪安裝。此外，攝像機可以在用于使多行単元上的清壟器輪可見的位置中安裝到行單元框架，分析軟件確定哪個清壟器輪沒有轉(zhuǎn)動，用于糾正的動作。當(dāng)轉(zhuǎn)動傳感器檢測到清壟器輪不轉(zhuǎn)動吋，圖2中顯示的控制系統(tǒng)70操作以提升停止的清壟器輪，以允許清壟器輪在堆積的作物殘留物堆上方移動。清壟器輪然后返回到操作位置。
在圖示的控制系統(tǒng)70中，線性致動器是液壓缸，具有從拖拉機液壓源72供給的液壓流體壓力。由閥74通過來自控制器56的電輸入控制系統(tǒng)中的液壓力。到控制器的用戶輸入76允許操作者設(shè)置系統(tǒng)壓力。単獨的控制閥78操作以提供液壓流體壓カ到線性致動器50。致動器50是單作用、彈簧回程式液壓缸，從而當(dāng)從液壓缸中移除液壓カ吋，彈簧回程(spring return)使致動器的活塞縮回，提升臂部46和清壟器輪44。當(dāng)一個傳感器52檢測相關(guān)聯(lián)的清壟器輪不轉(zhuǎn)動時，控制器56將發(fā)送信號到相關(guān)的閥78以釋放至致動器50的液壓力，允許致動器縮回和提升清壟器輪。幾秒鐘后，該機器將已經(jīng)移動通過殘留物堆，控制器然后激活閥78以重新施加流體壓カ以再次降低清壟器。傳感器和控制系統(tǒng)在不需要來自操作者的輸入的情況自動地操作，以清潔清壟器輪使得清壟器輪再次轉(zhuǎn)動。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到，控制系統(tǒng)70只是從清壟器輪上清除殘留物的許多可能方式中的ー種。致動器50也是可能類型致動器中的ー種。雙向缸可以與操作以提升和降低清壟器輪的液壓系統(tǒng)一起使用。在所描述的系統(tǒng)中，獨立地操作每一行単元清壟器輪。這在清潔堵塞物和不干擾機器的其它行的操作方面提供最大利益。但是，這在控制系統(tǒng)中增加閥門方面也増加最多 成本。較低成本的系統(tǒng)使用一個致動器提升多個清壟器輪，如一組清壟器輪。還更簡單的系統(tǒng)是在ー個清壟器輪停止轉(zhuǎn)動時提升整個機器。雖然這樣影響整個機器和在機器被提升時仍然在田地中留下間隙，但其仍然提供自動檢測和糾正堵塞的清壟器輪的好處，并且不依賴于操作者在采取糾正措施之前注意到該問題。盡管已經(jīng)在清潔被堵塞的清壟器輪的背景下描述該系統(tǒng)，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然的是，該系統(tǒng)可以適用于機器上的任何地面接合輪。通過提升單個輪或通過提升整個行單元可以清潔行単元的輪?？刂葡到y(tǒng)70不需要在一直都操作，而是僅是在機器在田地中工作時操作。例如，當(dāng)機器在田地的邊緣轉(zhuǎn)向時，機器首先提升。一旦提升，清壟器輪將離開地面，并且因此不轉(zhuǎn)動。但此時沒有必要檢測清壟器輪不轉(zhuǎn)動。因此，至機器的操作狀態(tài)的控制系統(tǒng)的輸入是可取的?？梢允褂酶鞣N方式以確定機器正在使用。ー種方式是檢測機器農(nóng)具架14的位置，農(nóng)具架提升用于邊緣行轉(zhuǎn)向或傳輸，或者是農(nóng)具架降低用于田地操作。農(nóng)具架位置加上機器速度輸入將使得能夠確定機器的使用。如果農(nóng)具架被降低，但是不移動，也沒有必要檢測清壟器輪的轉(zhuǎn)動。只有當(dāng)農(nóng)具架降低時并且動作時，需要清壟器輪轉(zhuǎn)動。機器的動作可以由單獨的機器速度傳感器通過GPS定位確定的變化或通過拖拉機發(fā)動機/傳動裝置狀態(tài)等確定。上面的任何方法(和其他)可以用于確定何時需要監(jiān)測清壟器輪轉(zhuǎn)動。雖然已經(jīng)描述了該系統(tǒng)，但明顯的是，在不背離在附后權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種地面工作機器，包括 機架； 地面接合輪，該地面接合輪安裝到機架，并且能夠在不接合地面的提升位置和接合地面的工作位置之間移動，地面接合輪在處于工作位置時隨著地面工作機器在地面上移動而圍繞輪軸線轉(zhuǎn)動； 致動器，該致動器用于在提升位置和工作位置之間移動地面接合輪；和 控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括 檢測地面接合輪的轉(zhuǎn)動的傳感器；和 接收來自傳感器的輸入的控制器，該控制器可操作地連接至致動器，以在傳感器檢測到地面接合輪不轉(zhuǎn)動時引起致動器提升地面接合輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面工作機器，進(jìn)一步包括一裝置，該裝置用于確定地面工作機器處于耕種地面的操作的時間，并且用于僅在地面工作機器正在操作且傳感器檢測到地面接合輪不轉(zhuǎn)動時操作控制系統(tǒng)以提升地面接合輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面工作機器，進(jìn)一步包括多個地面接合輪和用于確定所述地面接合輪中的任何一個是否不轉(zhuǎn)動的一個或多個傳感器，控制系統(tǒng)能夠操作以響應(yīng)于一個所述地面接合輪不轉(zhuǎn)動而一起提升全部所述地面接合輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面工作機器，還包括多個地面接合輪和用于確定所述地面接合輪中的任何一個是否不轉(zhuǎn)動的一個或多個傳感器，控制系統(tǒng)能夠操作以響應(yīng)于一個所述地面接合輪不轉(zhuǎn)動而一起提升所述多個地面接合輪中的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面工作機器，還包括多個地面接合輪和用于確定所述地面接合輪中的任何一個是否不轉(zhuǎn)動的一個或多個傳感器，控制系統(tǒng)能夠操作以響應(yīng)于地面接合輪不轉(zhuǎn)動而獨立于其他所述地面接合輪提升所述多個地面接合輪中的任何一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面工作機器，其中所述地面工作機器是具有多個行單元的播種機，每個行單元具有地面接合輪和致動器，致動器用于以響應(yīng)地面接合輪不轉(zhuǎn)動而提升地面接合輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地面工作機器，其中地面接合輪安裝到所述行單元中的對應(yīng)的一個，并且其中致動器提升整個行單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面工作機器，其中所述地面工作機器是具有多個行單元的播種機，每個行單元具有種溝開溝器和在種溝開溝器前方的清壟器輪，其中傳感器檢測清壟器輪的轉(zhuǎn)動，并且致動器降低和提升清壟器輪。
9.一種操作地面工作機器的方法，該地面工作機器具有能夠在不接合地面的提升位置和接合地面的工作位置之間移動的地面接合輪，當(dāng)?shù)孛婀ぷ鳈C器在地面上移動時，地面接合輪圍繞輪軸線轉(zhuǎn)動，該方法包括下述步驟 在地面接合輪處于工作位置的情況下在地面上移動地面工作機器，從而引起地面接合輪轉(zhuǎn)動； 檢測地面接合輪的轉(zhuǎn)動；以及 在地面接合輪停止轉(zhuǎn)動的情況下，將地面接合輪移動到被提升位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的操作地面工作機器的方法，還包括在提升地面接合輪以后隨后將地面接合輪降低到工作位置的步驟。
全文摘要
一種具有堵塞物清潔系統(tǒng)的地面工作機器和操作方法。本發(fā)明公開一種地面工作機器，具有機架；地面接合輪，安裝到家家并且能夠在不接合地面的提升位置和接合地面的工作位置之間移動。地面接合輪處于工作位置時隨著地面工作機器在地面上移動而圍繞輪軸線轉(zhuǎn)動。致動器提升和降低地面接合輪?？刂葡到y(tǒng)包括用于檢測地面接合輪的轉(zhuǎn)動的傳感器和接收來自傳感器的輸入的控制器。在傳感器檢測到地面接合輪不轉(zhuǎn)動時，控制器向致動器發(fā)指令以提升地面接合輪。
文檔編號A01B43/00GK102812800SQ201210153648
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者戴夫·J·瑞蘭達(dá) 申請人:迪爾公司