CN103687476A - 方形压捆机中的改进 - Google Patents

Abstract

方形压捆机介绍为包括控制系统，该控制系统有闭环操作模式，其中，供给器导管16的容积和压力传感器32的界限压力中的至少一个自动变化，以便使得生产能力参数保持在多个合适生产能力范围中的一个内。合适生产能力范围由控制系统选择，以便使得各薄片在最终形成的捆包中的宽度保持在预定界限。

Description

方形压捆机中的改进

技术领域

本发明涉及一种方形压捆机，该方形压捆机有用于优化捆包质量的控制系统。

背景技术

压捆机是拾取已经堆放成细长列或行的农作物并将其压紧成捆包的机器。农作物例如可以是由联合收割机堆放的禾杆或者由割草机切割的草。压捆机自身能够为自推进，或者由拖拉机拖曳，且捆包能够为圆形或方形。本发明特别涉及方形压捆机，但是并不局限于任何特殊农作物。

与所有压捆机一样，方形压捆机具有：拾取装置，用于使得农作物从地上升高；农作物输送机构；以及压捆室。在方形压捆机中的输送机构包括作为预压缩腔室的供给器导管，农作物引入该预压缩腔室中，且农作物在该预压缩腔室中由填塞器预压缩。有时切刀提供于吸入供给器导管的下端处，以便在农作物形成捆包之前切碎该农作物。

当在吸入供给器导管中达到合适程度的压缩时（例如由在吸入供给器导管的壁中的弹簧偏压折片的运动来检测）驱动所谓的填充机，以便将吸入供给器导管的内容物加载至方形压捆室中，它在该方形压捆室中进一步压缩，以便形成捆包。捆包这样成薄片地积累，直到达到合适的捆包长度。

农作物在压捆室中的压缩通过恒定往复运动的柱塞来执行，该柱塞逆着由前面形成的捆包提供的阻力而推动形成的捆包，该前面形成的捆包处于从压捆室排出的过程中。为了设置它对于运动的阻力，该前面形成的捆包将由壁从侧部和/或从上面夹住，液压沿压缩捆包的方向施加在这些壁上。

液压能够人工或自动设置，该液压变化以便调节形成的捆包的密度。在自动设置的情况下（并不是人工设置液压大小），操作人员设置所希望的阻力程度。阻力的实际大小例如由柱塞上的反作用力来测量，并与所希望的阻力比较，以便导出误差信号。然后，液压在闭环反馈控制中变化，以便减小误差信号，从而获得所希望的阻力设置点。

还提供了传感器，该传感器测量捆包在它形成时的运动，以便确定它的长度。一旦在压捆室中的捆包达到合适尺寸，一定长度的绳索包绕捆包，且它们进行打结，以便完成压捆处理。

操作人员能够设置多个影响压捆质量的操作参数，这里使用的术语涉及捆包自身的质量以及压捆效率，即在给定时间压捆的农作物的重量。

当捆包密度太低或太高时、当捆包长度或重量处于特定范围外时，当捆包密度在捆包的整个宽度中不均匀时、或者当绳索的拉紧力太高或太低时，捆包的质量都是不能接受的。不正确的绳索拉紧力可能导致捆包的形状较差或者捆包在处理时瓦解。

已经在EP0276496中提出构成一种供给器导管，该供给器导管的容积能够通过改变在它的两个弯曲壁之间的距离而变化。除了例如拖拉机速度、转向角度和机器设置（例如绳索拉紧力和在预压捆室中压缩的程度）这样的参数，供给器导管的容积控制提供了能够用于获得合适压捆质量的还一参数。不过，由于要设置大量参数以及设置并不完全相互独立，因此操作人员（特别是没有经验的操作人员）很难在以正确速度和沿正确方向驱动的同时正确地设置所有参数的值。

发明内容

为了简化方形压捆机的操作，根据本发明提供了一种方形压捆机，该方形压捆机有：压捆室，恒定往复运动柱塞，用于在压捆室中压紧农作物；可变容积的供给器导管，农作物在该供给器导管中由填塞器进行预压缩；压力传感器，用于确定在供给器导管中的农作物的填塞密度；充填机，用于在已经超过由压力传感器检测的密度界限值之后在由往复运动柱塞的位置提供的第一时机将农作物薄片从供给器导管传送至压捆室；以及捆包运动传感器，用于在由柱塞压缩后确定各薄片的宽度；其特征在于：控制系统操作成确定生产能力参数，该生产能力参数由从供给器导管开始充装的时间至超过供给器导管中的界限压力的时间来表示，并以柱塞的循环数来表达，且该控制系统有闭环操作模式，其中，供给器导管的容积和压力传感器的界限压力中的至少一个自动变化，以便将生产能力参数保持在多个合适生产能力范围中的一个内，该合适生产能力范围由控制系统来选择，以使得在最终形成的捆包内的各薄片的宽度保持在预定界限内。

优化捆包质量由于以下因素而变复杂，即供给器导管的内容物不能恰好在检测到合适量农作物已经积累在导管中之后就加载至压捆室中。这是因为薄片通过开口而加载至压捆室中，该开口只有当恒定往复运动柱塞接近它的下死点中心位置时才打开。因此，充填机操作必须定时为只有在驱动柱塞的曲柄的某些角度位置时才进行。当在供给器导管中的合适农作物密度只能在柱塞关闭压捆机外壳中的开口之后的很短时间内达到时，需要在形成的薄片加载至压捆室内之前等待柱塞的几乎一个完整循环。这时，将拾取更多农作物至供给器导管中，从而使得农作物密度升高至大大高于所希望的水平，从而导致较差捆包质量（过大重量和绳索拉紧力）。

优化设置将根据操作人员是希望优化压捆效率（每小时压捆的农作物质量）还是捆包质量而实现。在本发明的实施例中，可人工操作的选择器必须提供为使得操作人员能够在控制系统的至少两个操作模式之间选择，即第一优化捆包质量以及第二优化压捆效率。

附图说明

下面将通过实例参考附图进一步介绍本发明，附图是方形压捆机的示意图。

具体实施方式

附图表示了方形压捆机10，该方形压捆机10设计成由拖拉机在它的左手端处（如图所示）拖曳。在压捆机上用于拾取、压缩和系住农作物的机构都由齿轮箱22驱动，该齿轮箱22通过飞轮24而与拖拉机的动力输出轴连接。农作物的压缩由柱塞20来进行，该柱塞恒定地在由压捆机外壳18确定的压捆室中往复运动。

农作物从供给器导管16（该供给器导管16用作农作物预压缩腔室）引入压捆室中。农作物由拾取装置38从地上收集，并通过填塞器36而推入供给器导管16中。传感器32确定在供给器导管16内建立合适压力的时间，且在下一个由柱塞20的位置允许的时机，充填机臂34扫过供给器导管16的长度，以便将它的整个内容物传递至压捆室中。这样的农作物薄片再在压捆室中进一步压缩，且当捆包增长时，它的尺寸由捆包运动传感器40来确定。

当捆包达到合适长度时，开始打结操作。由打结机构26操作的针头28使得绳索穿过捆包的运行升高，以便形成绳索环绕完成的捆包的连续带。绳索带的端部在相互打结，并从绳索供给卷轴切断。在绳索中的拉紧力和对于完成捆包的运动的阻力提供了反作用力，在要制造的下一捆包中的农作物逆着该反作用力来压缩。完成的捆包最终离开压捆室，并沿排出斜道14向下滑至地上。

在本发明中，供给器导管16具有可变的几何形状，以便允许它的容积变化。这在图1中由供给器导管16的顶壁30的可选位置（由虚线表示）来表示。用于获得可变容积的供给器导管的合适机构在EP0276496中介绍，该EP0276496被本文参引。供给器导管16还有在供给器导管16的底壁中的、成门形式的可变灵敏性传感器32。当由在供给器导管16中的预压缩农作物施加的压力增加时，门逆着弹簧的作用而打开。

当压捆机沿地面运动时，农作物将以一定速率由拾取装置38引入供给器导管16中，该速率将取决于地面速度和铺在地上的农作物的密度。通过使得农作物的流量稳定，供给器导管16的排空将周期性地进行，且只在柱塞20接近它的下死点中心位置时发生。

当操作人员的目的是使得压捆效率最大时，需要调节变化长度和重量的捆包。例如，当供给器导管16的容积通过它的顶壁运动而增加，以便接收更多农作物时，这将引起在不同捆包的长度之间的更大变化。而且，当认为供给器导管16充满的时间和柱塞20处于允许预压缩薄片加载至压捆室内的位置的时间之间调节成较大延迟时，这将导致捆包中的密度比所希望的更高，重量比所希望的更大。

另一方面，为了良好质量的捆包，希望薄片厚度（该薄片厚度为了捆包牢固而应当足够大，但是为了允许改变捆包的长度而应当足够小）选择为保持在较窄范围内，也就是说5至10cm。还希望设置供给器导管16的容积和设置传感器32被激发时的密度，这样，各薄片在已经达到设置的密度或压力界限值之后就迅速加载至压捆室中。

由于上面的矛盾需求，控制系统不能同时优化压捆效率和捆包质量。因此，控制系统优选是包括模式选择器，以便使得操作人员能够在压捆效率优化和捆包质量优化之间进行选择。

当操作人员选择捆包质量时，控制系统以闭环模式操作，其中，使得供给器导管16充满至合适密度所需的农作物量根据通常称为“生产能力”的参数而自动变化。生产能力是将合适量的农作物装入供给器导管16中所花费的时间长度，表达的术语为柱塞循环数。因此，例如1.9的生产能力意味着花费稍微少于柱塞的两个完整循环来将合适量的农作物积累于供给器导管中，用于将薄片加载至压捆室中，该时间从充填机循环结束开始测量，直到由传感器32在供给器导管16中再次检测到合适的农作物。

理想的是，生产能力值应当稍微小于整数。这样，柱塞在正确的时间打开在压捆室底部中的开口，以便允许精确质量的农作物以合适密度传递至压捆室中。介绍为1.2的生产能力值远非理想的，因为供给器导管将在农作物加载至压捆室中时以几乎两倍合适密度来容纳几乎两倍的农作物量，这将导致超重的捆包。

在本发明中，在准备加载至压捆室中时在供给器导管中的农作物量通过闭环反馈来控制，该闭环反馈改变供给器导管16的容积或激发传感器32时的压力，以使得生产能力参数总是保持在多个生产能力范围中的一个内，各生产能力范围稍微低于整数值。通过对供给器导管16的容积或传感器32的灵敏性进行闭环反馈控制而进行很小变化，以使得薄片总是在柱塞20处于允许薄片由充填机34引入压捆室内的位置之前的较短时间中准备加载。

因此捆包质量最佳，因为基本一致的量和密度因此厚度一致的薄片形成该捆包。

不过，当由拾取装置38拾取的农作物的流速变化过大时，可能在到时间时形成的薄片的厚度（由捆包运动传感器40来测量）处在预定界限的外部。例如，当由于进入供给器导管16的农作物流速下降而使得0.9的生产能力值只能通过使得薄片厚度减小至3cm来保持时，控制系统将改变供给器导管的容积和/或传感器32的灵敏性，以便使得充满供给器导管所需的农作物重量倍增，然后通过闭环反馈来试图将生产能力保持在1.9。

相反，当闭环反馈的结果是薄片厚度超过最大限制时，供给器导管的容积将减小，且闭环控制将保持减小的生产能力值。换句话说，生产能力值保持在多个局部范围中的一个内，各局部范围稍微小于整数，但是该局部范围选择为在最终形成的捆包中保持可接受的薄片厚度。

当优化捆包质量时由闭环控制执行的逻辑是，首先测量生产能力参数和设置局部最大值和最小值。然后，闭环控制依赖于通过增大或减小在供给器导管中激发充填机操作所需的农作物量而使得测量的生产能力参数保持在设置的界限内，这通过改变供给器导管16的容积和/或传感器32的灵敏性来实现。同时，薄片厚度由捆包运动传感器40来监测，以便保证它保持在预设的界限内。当薄片厚度离开合适范围时，根据需要来递增或递减局部最小和最大生产能力值，以便使得薄片厚度返回合适范围。

Claims (12)

1.一种方形压捆机，具有：

压捆室（18），

恒定往复运动柱塞（20），用于在压捆室中压紧农作物；

可变容积的供给器导管（16），农作物在该供给器导管中由填塞器（36）进行预压缩；

压力传感器（32），用于确定在供给器导管（16）中的农作物的填塞密度；

充填机（34），用于在已经超过由压力传感器（32）检测的密度界限值之后在由往复运动柱塞（20）的位置提供的第一时机将农作物薄片从供给器导管（16）传送至压捆室；以及

捆包运动传感器（40），用于在由柱塞（20）压缩后确定各薄片的宽度；

其特征在于：

控制系统操作成确定生产能力参数，该生产能力参数由从供给器导管（16）开始充装的时间至超过供给器导管（16）中的界限压力的时间来表示，并以柱塞（20）的循环数来表达，且该控制系统有闭环操作模式，其中，供给器导管（16）的容积和压力传感器（32）的界限压力中的至少一个自动变化，以便将生产能力参数保持在多个合适生产能力范围中的一个内，该合适生产能力范围由控制系统来选择，以使得在最终形成的捆包内的各薄片的宽度保持在预定界限内。

2.根据权利要求1所述的方形压捆机，其中：生产能力参数稍微小于整数，这样，当要传送至压捆室（18）中的、处于合适密度的精确质量农作物处于供给器导管（16）中时，柱塞（20）打开在压捆室（18）的底部中的开口。

3.根据权利要求2所述的方形压捆机，其中：生产能力参数等于柱塞（20）的一个循环的0.9、1.9、2.9、3.9或4.9倍。

4.根据前述任意一项权利要求所述的方形压捆机，其中：可人工操作的选择器提供为使得操作人员能够在控制系统的至少两个操作模式之间选择，第一模式优化捆包质量，第二模式优化压捆效率。

5.根据权利要求4所述的方形压捆机，其中：当操作人员选择控制系统的压捆效率模式时，容许在认为供给器导管（16）充满的时间和柱塞（20）处于允许预压缩农作物薄片加载至压捆室（18）中的位置的时间之间的延迟。

6.根据权利要求5所述的方形压捆机，其中：控制系统的压捆效率模式产生具有变化长度和/或重量的捆包。

7.根据权利要求4所述的方形压捆机，其中：当操作人员选择控制系统的压捆质量模式时，充装供给器导管（16）所需的农作物的量根据工作能力参数而变化。

8.根据前述任意一项权利要求所述的方形压捆机，其中：各薄片在由柱塞（20）压缩之后的宽度在5和10cm之间。

9.一种通过根据权利要求1至6中任意一项所述的方形压捆机来制造捆包的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

测量工作能力参数；

设置薄片的厚度的最大值和最小值；以及

通过增加或减小在供给器导管（16）中用于激发充填机（34）的操作所需的农作物量而使得测量的工作能力参数保持在设置界限之间。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：保持步骤通过改变供给器导管（16）的容积和/或传感器（32）的灵敏性来进行。

11.根据权利要求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过压捆运动传感器（40）来监测。

12.根据权利要求9至11中任意一项所述的方法，其中：保持测量的工作能力参数通过闭环反馈系统来进行。

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