CN102754545A - 播种机和采用单独的排种器控制操作播种机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种播种机，其在每个行单元处利用单独的排种器马达驱动。马达控制器控制每个排种器的驱动马达。能够以独特速度单独地启动、停止和操作每个单独的行排种器。在播种之前，排种器可以被操作以填充排种器，并且确保排种器被填装，并准备好以在播种机一开始操作时就开始降落种子以播种种子。在种子输送系统与每个排种器一起使用以从排种器上移动种子到土壤时，还在播种机的操作之前用种子填装输送系统。

Description

播种机和采用单独的排种器控制操作播种机的方法

技术领域

本发明涉及播种机器，诸如播种机，和操作播种机器的方法。

背景技术

农业播种机被设计为播种农作物，如玉米、大豆、棉花、花生和其他作物。现代播种机通常在宽度上为12行或更多行。这些播种机的整体宽度的要求它们具有用于顺从地面轮廓和折叠用于较窄输送宽度的柔性机架。其中，播种机上的行单元通常包括排种器。排种器在种子在土地中的精确放置中执行对中功能。精确和准确的种子放置在作物产量中是要素，进而在农场盈利中是要素。

排种器通常由机械或液压机械系统驱动，并且可能包括许多复杂的传动链和传动轴，以传输来自中央动力源的动力到单个行单元。播种机机架的柔性和折叠功能使机械动力分配进一步变复杂。从制造的角度来看，这些系统需要相当数量的手工装配，降低了制造效率和增加了播种机成本。从播种机性能的角度来看，这些系统具有显现种子计量装置的转动的可变性的内在间隙、卷紧和柔量，并且最终地对种子放置精度和准确度具有负面影响。采用这些机械驱动的系统，在播种机速度增加时，种子放置精度降低。

适时播种也是作物产量和农场盈利的关键。每个播种机季节出现用于播种的狭窄的、最佳窗口。矛盾在于，虽然限制播种速度对于准确的种子放置是重要的，但同样重要的是提高播种速度以在可用的最佳时间内进行播种。

除了种子放置问题，由于农艺原因，可能还希望以不同速度或可变速度播种单独的行。使用对中的机械式或液压机械式的动力源在每行处实现可变速度播种变得非常复杂和不切实际。充其量，可变速度驱动系统在多行段是实际的，而在单个行单元处是不实际的。为了实际，在忙碌时，即在播种机在操作中时，可变速度或单个行单元速度调整必须是可行的。

一些农作物被以双行方式播种，其中种子被播种在相对靠近在一起地隔开的行的对中，所述对之间具有较大的间隔。由于双行之间窄的间隔，双行单元前后地间隔，其中双行单元中的一个单元相对于播种机机架放置在双行单元中的另一个单元的前方。农业上，由于所述双行之间窄的间隔，期望错开或同步种子在双行对中的放置。排种器同步是播种密度的函数。即，当播种密度改变时，双行排种器之间的同步关系也变化。在机械驱动式系统中，通过相对于彼此机械地调整双行排种器，改变同步关系。在忙碌时调整双行是极其复杂和不切实际的。目前的方法是停止播种并且手动调整每个双行对的一个或两个排种器。

农作物输入成本也影响农场盈利能力。当输入成本增加，并且当农场规模增加时，浪费的经济影响变得显着。种子成本是持续上涨的输入的示例。使用播种机，由于在播种之前填充排种器排种盘时将种子散落在地面上，在启动排种器时超过目标播种密度，停止计量器时存在延迟和在较低播种密度的区域过度播种，出现种子的浪费。同样地，如果在田地中存在遗漏，则耕地没有被充分地利用，其中种子播种不满或者简单地没有被播种。机械或液压机械驱动式系统可能被认为是这些浪费的原因。

电驱动式排种器在解决上述问题中会是有用的。这种驱动装置的示例参见美国专利4,928,608。另一个示例是WO 2008/135772，其显示具有其各自的行单元马达控制器和主控制器的单独的行单元。这些给出马达的独立控制，如美国专利7,395,768中所示。

发明内容

下文所述的播种机在每个行单元处采用单独的排种器马达驱动装置。行单元马达制器单独地控制每个排种器驱动马达。行单元马达控制器接收来自中央主控制器的命令，并且发送信息反馈给中央主控制器。通过行单元马达控制器和主控制器之间的通信系统，能够以独特速度单独地启动、停止和操作每个单独的行排种器。在播种之前，排种器可以被操作以填充排种器，并且确保排种器被填装，并且准备好以在播种机一开始操作时就开始降落种子。

附图说明

图1是播种机的行单元的透视图；

图2是行单元排种器、料斗、排种器驱动装置的透视图；

图3是排种器和用于排种器的驱动装置的放大视图；

图4是控制系统的示意图；

图5是具有排种器和种子输送系统的另一种播种机行单元的侧视图；和

图6是图5的排种器和输送系统的剖视图，图示了其内部部件。

具体实施方式

参考图1，播种机器以行作物播种机10的形式显示。播种机10包括作为播种机机架14的一部分的农具架12。该机架包括牵引架(tongue)18，播种机通过牵引架18连接到拖拉机(没有显示)。三组地面接合车轮支撑播种机机架14。中心组具有四个车轮18，而左侧组具有两个车轮20，右侧组具有两个车轮22。多个播种机行单元24安装到农具架。对于给定播种机。行单元24通常是相同的，但不必相同。在图2中更详细地显示行单元24。行单元24通过U型螺栓26安装到农具架12。行单元24设置有中央框架部件28，中央框架部件28在其前端处具有一对向上延伸臂30。臂30连接到平行连杆31，平行连杆31用于安装行单元24到农具架12，用于以已知的方式在行单元24和农具架2之间上下相对运动。

种子储存在种子料斗34中，料斗34通过管38接收来自中央源的种子。替换地，更大的种子料斗可以设置在每个行单元上。种子从料斗34流动到排种器36。排种器36的功能是从料斗34中单独挑出种子并且传递单个种子到排种管(没有显示)。种子通过排种管降落并且从排种管开口下端落下，定位在由开沟器42形成的种子沟的正上方。开沟器42包括一对圆盘44，该对圆盘44安装在彼此倾斜的轴上，从而圆盘44在所述圆盘的前下部处的一点处相接。排种管定位在开沟器的两个圆盘44的后部之间。规轮(gaugewheel)50定位在开沟器圆盘44的外侧上，并且定位在圆盘44的稍向后方。规轮50通过臂52能够调节地安装到行单元框架，臂52使得能够调整规轮50相对于开沟器圆盘44的垂直位置。这确定开沟器插进土壤的深度，即种子沟的深度。在种子通过排种管38下落到种子沟中以后，位于规轮40后方的一对合拢轮54在种子上方合拢沟。以上所述的行单元是示例。开沟器、规轮、排种器、排种管等的其他结构和布置是已知的并且可以用来代替上文显示和描述的结构和布置。

参照图3，显示行单元的替换布置。在这里，代替大的种子料斗34，显示较小的迷你料斗35安装到排种器36。种子料斗35安装到排种器36的壳体的侧面。电动马达68通过支架62安装到料斗。电机输出轴包含在电机壳体的圆筒形部分68中，并且连接到变速箱72的驱动输入装置70。变速箱72就像是或类似于美国专利6,715,433中显示的变速箱，并且通过参考将其结合在此。变速箱72的输出连接到种子计量轴以从而驱动排种器。排种器36显示为真空排种器，具有如美国专利5,770,909中所示的旋转计量圆盘，也通过参考将其结合在此。可以使用其他类型的排种器，如指针提取排种器、带式排种器等。

行单元24设置有马达60。通过单独地控制每个马达60，每个排种器可以独立地并且以不同于其他排种器的速度操作。用于排种器马达的控制系统80显示在图3中。排种器主控制器82通过总线84连接到每个单独的行单元马达控制器86。第一组二十四个行单元马达控制器通过总线84连接到主控制器。另外的总线90连接其他行单元马达控制器88到主控制器82。可以增加另外的控制器和通信总线，直到达到主控制器82的容量。主控制器82将单独的播种密度命令传送到每个行单元马达控制器86、88。

通信总线92连接主种子监视器94和辅助种子监视器96到排种器主控制器82。种子监视器94通过总线98连接到种子传感器100。设置有高达二十四个种子传感器100，一个种子传感器100用于一行，总共高达二十四行具有传感器100。用于超过24的其它行的附加种子传感器102通过总线104连接到辅助种子监视器96。种子传感器100和102通常定位在每个行单元的排种管38上并且检测种子的通过和产生响应于该通过的输出信号。种子监视器94和辅助种子监视器96接收和处理来自种子传感器的输出信号，并且将该信息传送到虚拟终端108，虚拟终端108优选地定位在牵引播种机的拖拉机的驾驶室中。种子传感器信息还传送到主控制器82，用于控制单独的马达控制器86、88。如果需要的话，种子监控器94和96的信号处理功能可以集成在主控制器中。

播种机速度信息通过左速度传感器110和右速度传感器112也被提供到排种器控制器82。左、右速度传感器可以是连接到播种机的左地轮20和右地轮22的旋转编码器。也可以使用其他类型的速度传感器，诸如地面雷达、来自全球定位卫星等的位置和时间数据。由主控制器使用速度信息以控制单独的行单元马达控制器，以提供所需的播种密度。此外，左速度传感器和右速度传感器之间的差被用于确定播种机的弯曲路径。由于外侧行单元将以曲线行进比内侧行单元更大的距离，主控制器将控制外侧行单元上的排种器具有比内侧行单元上的排种器的速度更快的速度，以保持用于每行的所需行内种子间隔。单独的排种器电动马达驱动装置的使用使得能够在播种机的路径改变时调整每个排种器的速度，以保持用于播种机的每一行的所需的种子间隔。之前使用普通的机械式或液压机械式排种器驱动装置还不可能进行如此精确的种子间隔控制。

到排种器主控制器82的其它输入包括借助于全球定位系统114或其他局部定位系统的车辆位置信息。田地地图信息116也提供到排种器主控制器。田地地图信息116可以包括田地边界、水路、草地和其他不能播种区域，以及与用于田地的特定区域的所需的或最佳播种密度相关的种子指示信息。例如，在土壤类型变化时，可能需要不同的播种密度。通过对排种器驱动马达66进行电动控制，播种密度可以根据指示变化，并且在播种机移动通过田地时由活动的主控制器实施。活动种子速度调整还可以用来增加邻近田地边缘的行上的播种密度，邻近田地边缘的行接受较多阳光量并且因而具有更大的生产能力。

排种器36具有计量部件，如显示在前面提到的美国专利5,170,909中的圆盘或排种盘。排种盘具有多个孔，所述多个孔在排种盘相对侧之间延伸通过排种盘。在排种器壳体中，在邻近排种盘的靠近排种盘的下部的侧面上种子池。降低的空气压力或真空度提供在排种盘的相对侧面上。当排种盘旋转时，种子由于真空或空气压力差而粘附到所述孔。一旦排种盘上的种子转动到下落位置时，真空被终止，并且种子从排种盘落入排种管38。在开始播种时，排种器中的种子排种盘首先被填充种子。这通过首先开启真空，然后驱动排种盘而实现。当播种机随后进入土地时，种子可以立即被分配，而不是在排种盘被填充和种子开始落入排种管以前在田地中行驶几英尺或几米。在先前的机械驱动式系统的情况下，需要旋转排种盘，并且允许一些种子在排种器被操作时从一个排种器散落到地上，以确保所有排种器被填充或填装(primed)种子。在使用显示的播种机的情况下，具有单独的行电动马达来驱动排种器，能够填装排种器，并且只要第一颗种子落下并且被相关联的种子传感器100检测到，则停止该排种器。这避免了在填充其它排种器时种子的散落。

虽然这排种器已经在具有排种盘的真空排种器的上下文中描述，但填装其他类型的排种器是必要的，诸如指针提取式排种器、带式排种器等。每种类型的排种器收集来自种子池的种子，并且移动种子到种子从排种器被排放的排放位置。虽然已经在用于驱动排种器的电动马达的上下文中描述了播种机，但应理解，在此可以使用能够被电动控制的液压、气动或其他马达。

参照图5和6，显示另一种行单元的一部分。排种器136显示为与种子输送系统138相关联。排种器136由马达140驱动，而输送系统138由马达142驱动。马达142通过直角传动装置144连接到输送系统138。排种器、输送系统、马达由多面安装支架146支撑，多面安装支架146连接到如显示在图2中的行单元框架28。排种器和输送系统适于在由箭头147指示的方向上移动通过田地。排种器马达140和输送系统马达142由在如图4中显示的控制系统控制，进行适当的调整以操作每个行单元的两个马达。如将容易明白，马达可以电动马达或其他类型的马达，如能够电子控制的液压、气动马达等。

排种器136包括具有侧壁152的种子计量部件150，孔的阵列154延伸通过侧壁152。种子池由排种器壳体156和侧壁152的在其较低部分处的内表面包围。作为真空被施加到侧壁的外表面的结果，来自种子池的种子160粘附到侧墙152的内表面。在计量部件150如由箭头162所示旋转时，种子被从种子池向上载送到计量部件的上部，种子在那里在释放位置164处释放。在释放位置处，种子由输送系统138获取。

输送系统包括壳体170，壳体170在上端部处具有开口172，在下端部处具有开口174。在壳体170的内部，滑轮176和178支撑和驱动刷带180。该刷带具有多个刚毛182，种子160在释放位置164处被插入刚毛。种子160然后由刷180载送到下端，种子在下端处通过下开口174排出。输送系统壳体上的种子传感器184在种子通过种子传感器184时检测到种子160。

在排种器填装操作中，排种器被操作以填充在种子池和释放位置164之间的计量部件150的孔154。此外，输送系统138被操作以用种子填充刷子，从而在播种机开始播种操作以通过在土地上移动而播种时，种子160立即从输送系统138排出。在播种机的操作期间，刷带180以如下速度操作：该速度适于给予种子160约等于播种机的向前行驶速度的水平向后速度。因此，刷带180的速度是播种机的向前行驶速度的函数。播种机的行驶速度和在土地中的种子间隔确定种子的数量和种子在刷带中的间隔。由于传感器184被隔开在开口174上方，因此排种器和输送系统在填装过程中被操作，从而预定数量的种子将被容纳在传感器184和开口774之间的刷带180中。预期行驶速度和播种密度由操作者输入控制系统。因此，在填装排种器和输送系统时，排种器和刷子将在用于填充刷子的预定数量的种子中的第一颗种子被检测到之后被操作。

在播种以后，当关闭播种机时，即关闭到行单元的真空时，粘附到计量部件150的内表面的种子将从计量部件下落到在计量部件的底部处的种子池。有必要移除在输送系统的刷带中的种子。这可以通过操作输送系统并且将种子160排出在土地上来实现。为了避免浪费种子，输送系统被反向操作，通过上开口172将种子返回到排种器中，种子在排种器中落入种子池。

已经描述了播种机，将会明白，在没有背离附后权利要求的保护范围的情况下可以进行多种修改。

Claims (6)

1.一种适于在播种操作中在土地上移动以播种种子的播种机，所述播种机包括：

行单元，该行单元具有开沟器、排种器和用于驱动排种器的马达；和

控制系统，该控制系统包括与排种器相关联的种子传感器，该控制系统适于在操作播种机以种植种子之前操作马达，以在填装操作中驱动排种器以用种子填充排种器，并且响应于所述相关联的种子传感器检测到种子而停止马达，由此在田地上移动播种机开始播种操作时，种子立即地从排种器中排出。

2.根据权利要求1所述的播种机，还包括：

用于排种器的种子输送系统，该种子输送系统适于在排种器和土地之间保持和移动种子；和

用于驱动种子输送系统的输送系统马达；

其中，控制系统适于在填装过程中操作输送系统，以驱动输送系统以用种子填充输送系统，并且响应于所述相关联的种子传感器检测到种子而停止输送系统。

3.根据权利要求2所述的播种机，其中控制系统在填装过程中在已经检测到预定数量的种子以后停止输送系统。

4.根据权利要求2所述的播种机，其中控制系统适于反向操作输送系统以将由输送系统保持的种子返回到排种器。

5.一种适于在种植操作中在土地上移动以播种种子的播种机，所述播种机包括：

多个行单元，每个行单元具有开沟器、排种器、用于驱动排种器的排种器马达、适于在排种器和土地之间保持和移动种子的种子输送系统、以及用于驱动种子输送系统的输送系统马达；和

控制系统，该控制系统适于同时地操作每个排种器马达和每个输送系统马达，以在土地上移动播种机的同时驱动每个排种器和每个种子输送系统，该控制系统还适于在未操作每个排种器马达时操作每个输送系统马达，以移除保持在输送系统中的种子。

6.根据权利要求5所述的播种机，其中控制系统反向地操作每个输送系统马达，以通过将种子返回到排种器而移除保持在输送系统中的种子。

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