CN104378969A - 自对齐装置以及用于收集捆包的方法 - Google Patents

Abstract

用于收集捆包的装置，其在捆包拾取过程中自身对齐。还提供了使用该装置来传递捆包的方法。

Description

自对齐装置以及用于收集捆包的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请No.61/665757的优先权，该美国临时专利申请的申请日为2012年6月28日，该文献整个被本文参引。

技术领域

本发明的技术领域涉及用于收集捆包的装置，该装置在捆包拾取过程中对齐捆包，还涉及用于传递捆包的方法，该方法使用这种装置。

背景技术

农作物草料例如干草(例如紫花苜蓿和/或禾本科干草)定期地在田地中切割、干燥和压紧成捆包，用于草料材料的输送和储存。农作物原材料和用于处理这些材料的技术的最新改进已经导致收割的规模和经济性的变化以及提高了收割农作物残余物(例如玉米秸)的可能性。玉米秸也在田地中压捆和用作家畜饲料、草垫或者生物燃料产品。另外，已经发展了用于棉花的收割技术，它包括在田地中压捆棉花的步骤。由于这些相对较新的变化，在一些情况下，这种收割方法进行的规模与传统方法不同。在一些情况下捆包的密度(根据每英亩的捆包数)更高，在一些情况下可用的人工更少，且在一些情况下时间的关键程度更高。

材料可以压捆成相对较大的圆形、矩形或正方形(截面)的捆包，该捆包可以根据材料的类型、储存的类型和材料的预计用途而用麻线、网或塑料包来系住。捆包通常留在田地中，靠近捆包形成的位置，以便减少用于收割处理(包括压捆操作)所需的劳动和时间。

还需要用于在压捆后收集和输送在田地中的圆形捆包的装置，该装置能够相对快速和可靠地收集捆包，并以减小对操作人员需求的方式，且该装置一致地将捆包定位成彼此相邻，以便减小用于储存所需的区域。还需要用于使用这种装置来收集捆包的方法。

本部分将向读者引入可以与本发明的多个方面相关的多个相关技术方面，本发明将在后面描述和/或要求保护。可以认为，这里的说明有助于向读者提供背景信息，以方便更好地理解本发明的多个方面。因此，应当理解，这些说明将就此进行阅读，而并不承认是现有技术。

发明内容

在本发明的一个方面，一种用于收集捆包的装置包括底盘。向前观察的传感器安装在底盘上用于检测捆包。该装置包括控制器，用于根据来自传感器的信号来调节装置的位置。

本发明的另一方面涉及一种通过使用用于收集捆包的装置来收集搁置在表面上的捆包的方法。该装置导向捆包。检测捆包，且响应检测的捆包来调节装置的位置。

关于本发明上述方面的所述特征有多种改进。进一步的特征也可以包含在本发明的上述方面中。这些改进和附加特征可以单独或者以任意组合地存在。例如，下面关于本发明任意示例实施例所述的多种特征可以单独或以任意组合地包含在本发明的任意上述方面中。

附图说明

图1是用于收集捆包的装置的透视图；

图2是装置的一部分的透视图，表示用于使得装置的底盘倾斜的液压缸；

图3是装置在装载圆形捆包之前的透视图；

图4是装置在将圆形捆包装载在床上之后的透视图；

图5是装置在装载捆包之后的透视图；

图6是牵引车辆和装置在行驶位置中的俯视图；

图7是附接在底盘和装置的舌状件上的液压缸的俯视图；

图8是牵引车辆和装置在装载位置中的俯视图；

图9是牵引车辆和装置的另一实施例在行驶位置中的俯视图；

图10是自推进的装置的另一实施例在行驶位置中的俯视图；

图11是牵引车辆和装置的另一实施例在行驶位置中的俯视图，该装置有可转向轴组件；

图12是牵引车辆和装置的另一实施例在行驶位置中的俯视图，该装置有滑动偏移系钩；

图13是牵引车辆和图12的装置在装载位置中的俯视图；以及

图14是装置在卸载捆包的过程中的透视图。

在全部附图中，相应参考标号表示相应部件。

具体实施方式

在图1中，用于收集捆包的装置实施例总体以5表示。装置5包括用于保持一个或多个捆包的床25和用于使得捆包升高离开地面和将它传送给床的装载组件15。装置5包括舌状件1，用于通过使用例如拖拉机或其它牵引车辆来拉动该装置。在一些实施例中，如图10中所示，装置5包括它自身的推进机构(即动力前轮)，而不是由牵引车辆拉动。装置可以由用户导向捆包，或者可以局部或完全由全球定位系统(GPS)来引导。

通常，装置5适合拾取柱形捆包(通常称为“圆形”捆包)。圆形捆包用于收割能够形成柱形捆包的任意材料，例如普通的干草农作物(例如紫花苜蓿或草)、玉米秸或其它农作物残余物、棉花或者木质产品(例如小直径的树)。在图1中所示的装置5设置成用于装载直到5个捆包。装置5可以变化成承载更多或更少的捆包，而并不脱离本发明的范围。装置可以变化成承载正方形或矩形的捆包，或者任意压紧形式的农作物材料，而并不脱离本发明的范围。

装置5包括附接在床底盘6上的轮3。床25在多个位置之间倾斜，以便：倾斜至向前倾斜位置，用于向前装载捆包或卸载；倾斜至中间位置，用于在捆包已经装载后输送装载的捆包(图5)；以及倾斜至向后倾斜位置，用于向后卸载和重新装载捆包(图14)。装置5可以通过人工或自动控制而通过使用液压缸17(图2)或通过本领域技术人员可知的任意其它方法来液压倾斜。履带(未示出)可以用作轮3的可选形式。

装载组件15包括两个臂4、24，这两个臂4、24是装置5的第一部分，以便在装载过程中接触捆包。各臂4、24包括环形传送器带16、18。环形传送器带16、18可以包括多种驱动辊、惰性辊和/或支承辊(未示出)，用于使得传送器带旋转。在一些实例中，驱动辊定位在前部，在一些情况下在后部。

各带16、18包括上部部分16u、18u(图1)，该上部部分16u、18u能够承载捆包的重量。发现带的运动(环绕前部辊和沿带通路的上部部分向后)将有效地升高捆包离开地面，并用于同时使得捆包朝着床25运动。这样的升高和输送动作在两个传送器带接触捆包之后产生。

再参考图1，床25包括多个床传送器35，各床传送器35具有路线为环绕前部惰性辊和后部动力辊的环形带，该后部动力辊可以旋转，以便使得带运动，这导致捆包离开装载组件和朝着床的端部27运动。各传送器35可以有有效长度，在惰性辊和驱动辊之间的距离。该有效长度可以是大约一个捆包的长度。用于草料产品的普通捆包长度可以在大约40和60英寸之间，而棉花的捆包在100英寸长度的范围内。应当知道，装置5以及传送器带16、18和床传送器35的有效长度并不由捆包尺寸来限制或者限制为特殊长度。

也可选择，床25可以有在各侧的一个床传送器35(未示出)，该床传送器35从第一端32延伸至第二端27，而不是在各侧有一系列床传送器。在一些实施例中，床25有单个传送器带(未示出)，该传送器带形成床的底板，捆包置于该传送器带上，用于使得捆包朝着第二端27运动。

装载组件15的第一和第二臂4、24的传送器带16、18以及床25的传送器带35可以由液压驱动，如上所述，或者也可选择由任意类型的旋转动力装置来驱动，例如电马达。

装载组件15和床25相对于牵引车辆78的位置(即，装置是直接在牵引车辆后面拉动或是在偏离位置拉动，例如当捆包从田地中收集时)可以通过任意合适方法或方法的组合来调节，例如通过使用液压装置或由任意其它合适方法来操纵在舌状件1和床底盘6(图1)之间的角度。在其它实施例中，装载组件15和床25相对于牵引车辆78的位置通过使用可转向轴组件85来调节(图11)。在其它实施例中，装载组件15和床25相对于牵引车辆78的位置通过使用滑动偏离系钩84来调节，如图12-13中所示。在图12中，舌状件1在装载位置中附接在滑动偏离系钩84上(即更接近牵引车辆78的装载侧)，而在图13中，舌状件1附接在滑动偏离系钩的非装载侧位置(即与装载位置相反)。

床传送器可以由在装载组件传送器中使用的相同基本部件来构成，具有环形传送器带、惰性辊、驱动辊和支承件。这里所示的实施例表示了用于床传送器35的可选结构，各床传送器35包括与带16和18稍微不同结构的环形传送器带，该环形传送器带的路线为环绕驱动滑轮和惰性滑轮。在一些实施例中，驱动滑轮定位在前面，或者在其它实施例中在传送器的后面。

传送器16、18的表面特征可以影响在传送器带的捆包之间的摩擦啮合。传送器带16、18可以包括将与捆包充分接合的表面，以便提高装载组件可靠升高捆包的能力，同时还减小损坏捆包和任何捆包包装材料的可能性。

应当知道，任意合适类型的传送器带或传送器系统都可以包含在装置中。例如，可以使用由尼龙或玻璃纤维的骨架构成的传送器带，该尼龙或玻璃纤维由多种材料覆盖，包括橡胶、PVC、热塑性聚合物或等效物。在不脱离本发明范围的情况下也可以使用链传送器系统。在该方面，这里使用的“传送器带”包括任意这样的结构，其中，带、链、履带等环绕一系列滑轮运动，以便引起带、链或履带运动。

在操作中，装置由牵引车辆(未示出)拉向捆包，如图3中所示。车辆可以提供用于使得多个传送器和定位系统运行的动力(例如通过使用液压装置)，或者装置5可以包括它自身的独立动力系统(例如液压系统)。这里可以参考液压系统来介绍装置5。应当知道，本发明并不局限于液压系统，因为原理可以用于其它动力传递技术，例如电系统。

如图3中所示，当装置5接近捆包B1时，捆包B1将定向成使得柱形捆包的端部40垂直于装置5。底盘6和舌状件1可枢轴转动地连接，并使得彼此相对成一定角度λ，这样，装载组件15和床25在牵引车辆(未示出)的通路外部行驶，以便允许牵引车辆在用于装载的目标捆包B的“外部”且平行于该捆包B来行驶。

当装置5朝向第一捆包B1行驶时，第一和第二传送器带16、18被驱动或致动成使得带运动。当装置5接近捆包B1时，臂4、24的传送器带16、18接触第一捆包，从而使得捆包升高和同时朝着床25运动。第一捆包B1可以在并不停止装置5的情况下装载至装载组件15上，这样，装置5和拉动该装置的车辆可以在捆包拾取过程中连续向前运动。

一旦捆包B1装载在装载组件15上，带传送器35运动，以便使得捆包B1从装载组件15传递至在床25上的位置，如图4中所示。一旦装载在床25上，床传送器35停止，以便使得第一捆包B1定位在装载组件的端部附近。

根据本发明，在第一捆包B1之后的各捆包可以进行装载，直到它靠近或接触先前装载的捆包，这使得捆包停止。一旦装载了第一捆包B1，装置5将导向第二捆包B2。臂4、24的传送器带16、18运动，并使得第二捆包B2朝向床25和朝向第一捆包B1运动。装载组件15抓住第二捆包B2，并将第二捆包B2朝着床25运送，直到它靠近或接触第一捆包B1。一旦第二捆包B2靠近或接触第一捆包B1，一组或多组床传送器35再进行驱动，以便使得第一和第二捆包B1、B2局部沿床25朝着第二端27运动。重复该处理，以便装载另外的捆包。

装置5包括对齐控制系统，该对齐控制系统与捆包检测系统电连接。对齐控制系统包括传感器，该传感器用于检测捆包和/或用于检测捆包的边缘，以便在捆包拾取过程中使得装置5与捆包对齐。合适的传感器包括激光、照相机和声音传感器，例如超声波传感器。在一些实施例中，对齐控制系统调节在舌状件1和床底盘6之间形成的角度λ(图6和图8)。也可选择或者另外，对齐控制系统使得轴组件85转向(图11)。也可选择或者另外，对齐控制系统通过使用滑动偏离系钩84来调节装置5的位置(图12-13)。在该方面，尽管在捆包装载处理过程中在装置5和牵引车辆78之间的相对位置可以在这里参考在舌状件1和床底盘6之间形成的可调节角度λ来介绍，但是应当知道，这些原理也可应用于其它用于调节装置位置的方法，包括使用可转向的轴组件85(图11)和/或滑动偏离系钩84(图12-13)。

装置5相对于牵引车辆78开始于行驶位置(图6)，其中，装置局部处于牵引车辆的后面。当装置5接近捆包B1时，传感器70(这里也可以称为“向前观察传感器”)检测捆包的存在，该传感器70布置在装置的、与舌状件1连接到底盘6的位置相反的一侧。如图6中所示，传感器70安装在第一臂4上。在该方面，传感器70可以直接安装在第一臂4上，或者通过安装在一个或多个中间部件上而间接地安装在第一臂4上。在其它实施例中，传感器70直接或间接地安装在底盘6上，该底盘6支承床传送器35。

传感器70向控制器(未示出)发送信号，该控制器使得液压系统向在装置的舌状件1和底盘6之间的缸75(图7)供给液体，以便驱动成增大角度λ，从而使得装置5与牵引车辆78进一步偏离。控制器继续增大偏离，直到传感器70不再检测捆包。当传感器与捆包B1的边缘对齐时产生从检测到捆包至没有检测捆包的这种变化(即传感器延伸经过捆包的远侧边缘)，如图8中所示。一旦检测到捆包B1的边缘，偏离保持恒定。牵引车辆通过捆包B1，同时保持装置5定心于捆包B1(即，装置相对于牵引车辆处于“装载位置”)。

在捆包拾取后，控制器驱动缸，以使得角度λ减小，装置5返回它相对于牵引车辆78的行驶位置。

在一些实施例中，如图9中所示，装置5包括第二传感器80，该第二传感器80直接或间接地安装在底盘6上，用于检测捆包。第二传感器80可以是激光、照相机或声音传感器例如超声波传感器。第二传感器80与第一向前观察传感器70偏离。如图9中所示，第二传感器80安装在与第一传感器70相反的一侧，并朝向牵引车辆78的装载侧呈角度地倾斜。在该位置，传感器80能够在装载过程中检测接近捆包的存在。

装置5的底盘6具有纵向轴线C，该纵向轴线C穿过装置的中心从第一和第二臂4、24延伸至床传送器35的第二端27。中心轴线C确定了装置的第一侧6a(该第一侧6a在捆包装载过程中最远离牵引车辆78延伸)和装置的第二侧6b(该第二侧6b在捆包装载过程中更靠近牵引车辆)。如图9中所示，第一传感器70可以安装在装置的第一侧6a上，第二传感器80安装在装置的第二侧6b上。在一些实施例中，第二传感器80安装在与第一传感器70相同的一侧，但是偏离的。

当两个传感器70、80同时检测到捆包B1时，控制器(未示出)使得液压系统向缸75(图7)供给增压流体，以便驱动缸来使得装置5相对于牵引车辆78从行驶位置运动至装载位置(即增大在舌状件和底盘之间的角度λ)。通过不驱动缸75直到两个传感器70和80都检测到捆包，可以降低当只存在吹起的碎屑或风时还检测到捆包的发生率。第一传感器70和/或第二传感器80可以用于检测捆包B1的边缘(即，当到达装置5的装载位置时)。在一些实施例中，第一传感器70单独用于检测捆包B1的边缘。在一些实施例中，第一传感器70用于检测边缘，第二传感器80用于证实或确认捆包的存在。在这样的实施例中，除了第二传感器80，第一传感器70也可以用于证实或确认捆包的存在，如上所述。

装置5包括用于检测捆包B1装载在装置上的传感器69。装载传感器69可以是光电类型(即光学眼)传感器，该传感器包括发射器和接收器端。当捆包B1装载在装置5上时，捆包B1通过传感器69的视线，这表示捆包已经装载。通过检测捆包B1的装载和将信号发送给控制器，该控制器驱动缸75(图7)，从而使得在底盘和舌状件之间的角度λ减小，并使得装置从装载位置(图8)运行成行驶位置(图6)。

捆包可以继续装载至装置5上，直到装置装满。一旦装满，装置5可以进行调节，以便更容易行驶至卸载位置。如图5中所示，装置5的床底盘6可以通过使用液压缸17(图2)而变水平，且在舌状件1和床15之间的相对位置可以进行调节(例如，舌状件可以调节至更平行于床)。

如图14中所示，一旦装置5拉动至用于捆包的合适卸载位置，床底盘6通过使用液压缸17(图2)而倾斜。床传送器35进行操作，使得装置5向前运动，同时捆包进行卸载。

与用于收集捆包的普通装置比较，上述装置5具有多个优点。例如，通过包括对齐控制系统，装置可以自身与捆包正确对齐用于捆包装载，而并不由用户进行精确对齐控制。而且，当捆包装载时，在用户并不控制成准备再次捆包装载的情况下，装置5能够返回至行驶位置。用户能够在总体通路中引导装置朝向捆包，同时装置自身进行侧向调节，这形成可靠和精确的捆包装载。

当引入本发明或本发明实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”的意思将是有一个或多个元件。术语“包含”、“包括”、“具有”和“有”将是包含的，意思是可以有除了所列出的元件以外的其它元件。使用表示特殊方位的术语(例如“顶部”、“底部”、“侧部”等)是为了方便说明，并不是必须为所述物品的任意特殊方位。

因为在不脱离本发明范围的情况下可以对上述结构和方法进行多种变化，因此包含在上述说明中和在附图中所示的所有细节应当解释为示例说明，而不是限制。

Claims (21)

1.一种用于收集捆包的装置，该装置包括：

向前观察的传感器，该传感器安装在该装置上，用于检测捆包；以及

控制器，用于根据来自该传感器的信号来调节该装置的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

底盘；

舌状件，该舌状件与底盘可枢轴转动地连接；以及

缸，该缸与舌状件和底盘连接，其中，控制器用于根据来自向前观察传感器的信号来调节在舌状件和底盘之间的角度。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中：向前观察传感器是激光器、照相机或声音传感器。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的装置，还包括：第二传感器，该第二传感器安装在该装置上，用于检测捆包，该第二传感器偏离该向前观察传感器。

5.根据权利要求4所述的装置，其中：底盘包括纵向轴线，该纵向轴线穿过该装置的中心延伸，该纵向轴线确定了该装置的第一侧和该装置的第二侧，该第二侧与第一侧大致相对，向前观察传感器安装在该装置的第一侧上，第二传感器安装在该装置的第二侧上。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其中：当向前观察传感器和第二传感器同时检测到捆包时，控制器用于调节该装置的位置，以便允许该装置装载捆包。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的装置，其中：第二传感器是激光器、照相机或声音传感器。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的装置，还包括：装载传感器，用于检测捆包装载至该装置上。

9.根据权利要求8所述的装置，其中：装载传感器是光电传感器、激光器、照相机或声音传感器。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中：当装载传感器检测到捆包装载至该装置上时，控制器用于调节装置的位置。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的装置，还包括：

床，用于保持多个捆包，该床安装底盘；以及

装载组件，用于升高捆包和将捆包传送给床，装载组件包括：

第一臂，该第一臂包括第一传送器带；以及

第二臂，该第二臂包括第二传送器带；

其中，向前观察传感器安装在底盘上或安装在装载组件上。

12.一种通过使用用于收集捆包的装置来收集搁置在一表面上的捆包的方法，该方法包括：

将该装置导向捆包；

检测捆包；以及

响应检测的捆包来调节该装置的位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：该装置的位置相对于用于引导该装置的牵引车辆来调节。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：该装置包括：底盘；床，用于保持多个捆包；以及向前观察传感器，该向前观察传感器安装在该装置上用于检测捆包，该向前观察传感器在该装置接近捆包时检测该捆包，该方法还包括：当检测到捆包时将来自向前观察传感器的信号传递给控制器，该控制器响应该信号来调节该装置相对于牵引车辆的位置。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

调节该装置的位置，直到向前观察传感器没有检测到捆包，当向前观察传感器没有检测到捆包时，该装置和牵引车辆相互处于装载位置；以及

将捆包装载至装置的床上，同时使得该装置保持在装载位置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中：当该装置导向捆包时，该装置相对于牵引车辆处于行驶位置，该方法还包括在装载捆包之后使得该装置返回行驶位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：该装置包括装载传感器，用于检测捆包装载至该装置上，该方法还包括在装载传感器检测到捆包后使得该装置返回行驶位置。

18.根据权利要求13所述的方法，其中：该装置包括：底盘；床，用于保持多个捆包，该床安装在底盘上；舌状件；以及缸，该缸与舌状件和底盘连接；该方法还包括：响应检测到捆包而驱动缸，以便调节该装置相对于牵引车辆的位置。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

当检测到捆包边缘时驱动缸，直到该装置和牵引车辆相对彼此处于装载位置；以及

在捆包装载后驱动缸，直到该装置和牵引车辆相对彼此处于行驶位置。

20.根据权利要求12至19中任意一项所述的方法，其中：该装置还包括第二传感器，该第二传感器安装在该装置上，用于检测捆包，当该装置接近捆包时该传感器检测到捆包，该方法还包括：当检测到捆包时将来自第二传感器的信号传递给控制器，该控制器在向前观察传感器和第二传感器同时检测到捆包时调节该装置的位置。

21.根据权利要求20所述的方法，其中：底盘包括纵向轴线，该纵向轴线穿过该装置的中心延伸，该纵向中心轴线确定了该装置的第一侧和该装置的第二侧，该第二侧与第一侧大致相对，向前观察传感器安装在该装置的第一侧上，第二传感器安装在该装置的第二侧上。