CN108135125A - 种子输送装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种种子输送装置和方法，其中种子传送器以受控方式将种子从排种设备输送到沟中，以保持种子在沟槽内的放置精度。

Description

种子输送装置、系统和方法

背景技术

近年来，农业产业已经认识到由于时间限制需要更快地进行播种作业，在该时间限制内，由于天气恶劣，优选或者(在某些生长季)甚至可以以农艺学方式进行这种播种作业。然而，以更快的速度拖动种植机具通过田间，会加快种子相对于地面的沉积速度，导致种子在落入沟中时出现滚动和弹起并造成植株间距不一致。在本领域中，众所周知种子放置不良及植株间距不一致会带来不良农艺学影响。

因此，需要有将种子有效输送到沟中并且在低速和高速下均能保持种子放置精度的装置、系统和方法。

附图说明

图1是现有技术中农业中耕作物播种机的侧视图。

图2是与种子盘相配合的种子传送器的一个实施例的侧视图。

图3是与种子盘相配合的种子传送器的一个实施例的局部侧视图。

图4是将种子沉积到种子沟中的种子传送器的一个实施例的侧视图。

图5是种子传送器控制系统的一个实施例的示意图示。

图6示出了种子传送器控制系统的一个实施例。

图7示出了种子传送器控制过程的一个实施例。

图8是与种子传送器的一个实施例相配合的播种机行单元的实施例的侧视图。

图9是种子传送器的另一个实施例的侧视图。

图10是图9种子传送器的立体图。

图11是滑轮的一个实施例的立体图。

图12是图11中的滑轮的侧视图。

图13是图11中的滑轮的前视图。

图14是种子传送器的另一个实施例的侧视图，显示了加载轮的一个可选择的实施方式，该加载轮具有正弦形指状件。

图15是图14所示的具有正弦形指状件的加载轮的立体图。

图16是种子传感器的一个实施例的正面图。

具体实施方式

现在参照附图，其中，在多个视图中相同的附图标记表示相同或对应的零件，图1示出了传统中耕作物播种机的单个行单元10的侧视图，诸如美国专利No.7,438,006中所公开的类型，其公开内容在此通过引用整体并入本文。正如本领域众所周知的，行单元10通过平行连杆机构14沿横向工具栏12的长度以间隔关系安装，平行连杆机构14包括在其前端枢转安装到横向工具栏12并在其后端枢转安装到行单元框架20的上部和下部平行臂16、18。平行连杆机构14允许每个行单元10独立于工具栏12和其它隔开的行单元而垂直移动，以便在拖动播种机通过田地时适应行单元遇到的地形或岩石或其他障碍物的变化。

行单元框架20可操作地支撑种子料斗23、排种器26和输种管28、以及种子开沟或开槽组件30和闭沟或闭槽组件40的种子，种子料斗23可以适于接收来自散料斗(未示出)。开沟组件30包括一对开沟盘32和一对调整轮34。调整轮34通过调整轮臂36枢转地固定到行单元框架20。螺旋弹簧49设置在平行臂16、18之间用于提供附加的下压力，以确保开沟盘32完全插入土壤达到由深度调节构件(未示出)设定的所需深度，并且提供土壤压实以适合沟成型。除螺旋弹簧之外，附加的下压力可以由致动器或其它合适的方式提供，诸如Duello的美国专利No.6,389,999中所公开的，其全部公开内容在此通过引用并入本文。

在操作中，当行单元10下降到播种位置时，开沟盘32插入土壤中。同时，土壤迫使调整轮34向上枢转，直到调整轮臂36抵靠或接触预先使用沟深调节构件(未示出)设置的停止位置，或者直到达到行单元的垂直负载与土壤反作用之间的静态负载平衡。当沿箭头39所示方向向前拖动播种机时，开沟盘在土壤中切出V形沟或槽60，同时调整轮34压实土壤以辅助V形沟成型。来自种子料斗23的单个种子62通过排种器26以均匀间隔的增量分配到输种管28的上部开口中。当种子62通过输种管28落下时，种子在开沟盘32之间向下向后移动并进入V形沟60的底部。然后，沟60被土壤覆盖并且由闭沟组件40轻微压实。

应当理解，由于如上述的种子62通过行单元10中的输种管28自由下落，所以种子的行进路径和输种管出口处的种子速度相对不受限制。优选的是，限制种子62的行进路径以减少发生种子间距错误；即，将种子以不均匀的间距放置在田间。此外，优选的是，控制种子62的速度使得种子在落入沟60中时相对于地面的水平速度降低。

图2示出了种子传送器100。种子传送器100包括皮带140，皮带140设置在上、下滑轮152、154周围并且优选由上滑轮152驱动；在其它实施例中，种子传送器可以由下滑轮154驱动。皮带140包括翼片142。此外，种子传送器100包括引导表面110，其邻近翼片142设置在种子传送器一侧上。种子传送器100优选地包括背板130，其设置成用于保持皮带140的位置。

在作业中，种子传送器100从种子盘51接收种子62并将其传送到出口164。种子盘51优选容纳在与图1所示类似的排种器26中，并且围绕可旋转地安装在排种器中的轴54沿箭头56所示的方向旋转。转至图3，排种器26优选为本领域已知的真空型，使得真空源(未示出)在种子盘51后方产生真空(如图3所示)，从而在盘中开孔52上产生压力差。当开孔52旋转经过种子库(通常由附图标记58所示的位置)时，压力差导致单个种子62被夹带在每个开孔52上，使得种子如图所示由盘携带。当开孔横过分界(诸如轴线196)时，优选在种子盘51大致3点钟的位置处，真空源基本上被切断(例如，通过本领域已知的真空密封件终止)，使得种子62在横过轴线196时从盘中释放。种子62优选沿轴线192以基本垂直的方式从盘中落下。引导表面110包括倾角部分112，在经过一般由附图标记162指示的种子入口处的两个翼片142之间之前，每粒种子62沿着倾角部分112向下向后滑动。然后，由种子传送器100向下输送每粒种子62。

优选地，皮带142以与行单元10的地面速度成比例的速度驱动，该地面速度被标记为“St”(图4)。例如，在一些实施例中，种子传送器100被驱动，这样皮带142在下滑轮154底部处的线速度近似等于地面速度St。

如图3所示，每粒种子62最初由种子上方的翼片142向下加速。转至图4，当每粒种子62沿种子传送器100向下移动时，其可以从其上方的翼片142落下。然而，当每粒种子62接近种子传送器底部时，翼片142加速以围绕下滑轮154行进，这样使得翼片142接触种子并向种子施加向后的水平速度。此外，引导表面110的倾角部分114向后引导种子，向种子施加向后的水平速度。因此，当种子62在一般由附图标记164指示的种子出口处离开种子传送器时，种子具有向下的垂直速度分量Vy和水平速度分量Vx，其大小小于行单元10的行进速度St。应当理解，较小的水平速度分量Vx是更好的，因为这样一来种子62在落入沟60中时将经受更少的前后滚动，使种子放置地更均匀。倾角部分114优选设置成水平向下20度处。

回到图3，应当理解，在翼片142围绕上滑轮152上端(例如，轴线194上方)行进时，翼片142行进得更快。此外，翼片142在轴线194上方具有相当大的水平速度分量。这样是，试图在轴线194上方的翼片之间引入种子62可能会导致种子从皮带140上被敲掉。因此，种子62经过的在翼片142之间的种子入口162优选是位于轴线194下方。优选地，通过将种子从盘51中释放的轴线196定位在轴线194下方，和/或通过将引导表面的倾角部分112构造成使得种子62在进入入口162之前在轴线194下方滑动，来实现该效果。

转至图8的实施例，示出了种子传送器100与行单元10协作。行单元10包括柄部35。种子传送器100通过附接耳件106、108安装到柄部35。

传送器控制系统和方法

图5示意性的示出了用于控制和监测种子传送器100的控制系统1000以及本文公开的任何其它种子传送器实施例。控制系统1000包括播种机监视器1005。播种机监视器1005优选包括CPU和用户界面，并且可以包含诸如申请人的美国专利No.8,078,367中所公开的监视器。播种机监视器1005优选与种子传送器电机1020电连通。种子传送器电机1020可操作地联接到种子传送器100以驱动种子传送器。例如，在一些实施例中，种子传送器电机1020包括从动输出轴，该从动输出轴机械联接到上滑轮154或下滑轮152的中心轴。种子传送器1020优选包括编码器(例如，霍尔效应传感器)用于感测种子传送器100的旋转速度。播种机监视器1005优选与排种器驱动电机27电连通。排种器驱动电机27可以包含本领域已知的用于以期望的速度驱动种子仪表的任何设备，例如液压驱动器或电驱动器。作为示例，排种器驱动电机27可以包括安装在排种器26上或附近的电动机，电动机具有一输出轴，该输出轴可操作地联接到排种器的轴54；在这样的实施例中，排种器驱动电机27优选包括用于检测仪表50的旋转速度的编码器(例如，霍尔效应传感器)。播种机监视器1005还优选与速度源1010电连通。速度源可以包括GPS系统，雷达速度传感器或轮速传感器。播种机监视器可以通过预测可靠性在多个速度源之间进行选择，如申请人的国际专利公开号WO2012/015957中所公开的，其通过引用整体并入本文。

继续参照图5，播种机监视器优选与适于安装到种子传送器100的一个或多个种子传感器电连通。种子传感器可以包括一个或多个种子传感器。种子传感器也可以与排种器驱动电机27和种子传送器电机1020电连通。

图16显示了种子传感器1600的实施例，其包括多个发送器1610-1、1610-2和1610-3，该发送器向相关联的多个接收器1620-1、1620-2和1620-3发送。为确定种子开孔52中是否存在种子62，可以对在多个接收器处接收到的信号进行平均。可选择地，可以测量每对发送器和接收器之间的发送率，然后基于该发送率进行加权，然后对加权结果进行平均。当种子在种子开孔52中定向时，这可以是有用的，使得种子62不会同时全部阻挡多个发送器1610-1、1610-2和1610-3以及接收器1620-1、1620-2和1620-3。具有多个传感器可以更好地确定在种子开孔52中是否存在种子62。

转至图6，示出了播种机监视器控制系统1000的一个实施例。图6的播种机监视器控制系统1000包括安装到种子传送器100的侧壁上的种子传感器550。图6的播种机监视器控制系统1000中的排种器驱动电机27包括电驱动器。种子传送器100的速度St一般沿图6的视角向左，其大小随播种机具的速度和方向发生变化。

图7示出了用于控制种子传送器100的转速的过程1100。在框1102处，播种机监视器1005从速度源1010获得播种机具的速度。在框1103处，播种机监视器1005优选从播种机监视器1005内包含的存储器获得当前受控播种密度(即，每英亩播种的所需种子数量)。在框1105处，播种机监视器1005优选基于所需密度和当前机具速度来命令排种器50的旋转速度。

继续参照图7，在框1110中，播种机监视器1005优选确定种子传送器100的操作速度。该步骤可以使用霍尔效应传感器或者其它适于测量电动机的驱动速度或种子传送器100的从动轴的旋转速度的传感器来实现。该步骤也可以通过测量经过种子传感器550的翼片142之间的时间来完成。鉴于本公开内容，应当理解，框1110的步骤不需要测量实际操作速度，而是可以包括测量与操作速度有关的指标。

继续参照图7，在框1500处，播种机监视器1005优选确定种子传送器100的地面速度St。在一些实施例中，该步骤可以通过假定由速度源1010报告的拖拉机或机具速度等于种子传送器100的地面速度St来实现。当拖拉机和工具栏12不转弯时这种方法是准确的，但是当拖拉机和工具栏12转弯时就会变得不准确。在其它实施例中，可以通过确定沿着工具栏12的每个传送器100的局部地面速度St，更精确地执行框1500的步骤。这些实施例在本文的标题为“传送器地面速度确定”的部分中进行了描述。

继续参照图7和过程1100，在框1117处，种植机监视器1005优选确定传送器电机速度命令，例如使用校准曲线来确定。优选地，校准曲线将地面速度St与所需操作速度So相关联。鉴于本公开内容，应当理解，校准曲线还可以将与地面速度有关的指标(诸如，测量电压或者命令电压)与所需传送器速度相关的指标(诸如，测量电压或者命令电压)相关联。

继续参照图7和过程1100，在框1120处，播种机监视器1005优选下达新的所需传送器速度命令。鉴于本公开内容，应当理解，传送器速度命令的改变可以推迟到实际传送器速度处于优选范围之外，例如5％，性对于所需传送器速度。

转至图9-10，示出了种子传送器组件900的另一个实施例。与申请人的国际专利公开号WO2013/049198(在此通过引用将其整体并入本文)中公开的加载传送器实施例一样，以相反方向驱动加载轮910、920，以便从排种器的种子盘上抓取种子并将其喷射到容纳在壳体980内的传送器930(例如，环形传送器)的翼片932之间。在所示的实施例中，传送器930包括如图9-10所示的带有翼片的皮带。在其它实施例中，传送器930可以包括适于将种子从上部位置传送到下部位置的其它结构，诸如，具有用于接收种子的多个刷毛的毛刷皮带。

图9和图10同样示出了上滑轮950，传送器930在操作中围绕该上滑轮950被驱动。清洁条970优选与上滑轮950相邻设置(例如，直接轴向相邻)。清洁条970优选从滑轮950向外径向延伸。清洁条970优选是弓形的。优选地，清洁条970沿滑轮950的旋转方向成弓形向前延伸(例如，在图9视图中为逆时针方向)。优选地，清洁条970上端邻近滑轮950轮毂部分959的径向外表面(图11)。在操作中，当滑轮邻近清洁条970旋转时，泥浆或其它碎屑优选通过与清洁条970接触而从滑轮950刮除。

继续参照图9-10，示出了搅动条960。优选地，搅动条960与壳体980的内壁982基本平行(并且优选基本上是齐平的)。优选地，搅动条960包括多个可以排列成行964的搅动元件962(例如，如图10所示的对角方向的行)。优选地，搅动条960设置在邻近传送器930的传送种子的部分处，例如，由加载轮910、920引入种子的入口点和将种子从传送器释放到播种沟的释放点之间的部分。优选地，搅动条960设置在邻近传送器930的在被种子传感器感测到之前的传送种子的部分处，例如，由加载轮910、920引入种子的入口点和种子传感器检测到种子的感测点之间的部分。搅动元件962优选朝向传送器930延伸。优选地，每个搅动元件962的远端直接邻近经过的翼片932的远端。

在操作中，种子在被引入到传送器930中之后，可能偶尔会被卡在翼片932远端和壳体980内壁982之间。当被卡住的种子沿着内壁982被拖动时，被卡住的种子优选朝向并且跨过搅动条960的表面移动。在与搅动条960的搅动元件接触时，优选搅动(例如，振动，移动)被卡住的种子并使其从翼片932和内壁982之间脱离。在从翼片和内壁之间脱离之后，种子和一个或多个搅动元件之间的部分垂直向上的力优选地将种子推入到传送器930的翼片之间的翼片间隙933之一，优选地，翼片间隙直接位于卡住种子的翼片的垂直上方。

搅动条960优选包括弹性材料(例如，橡胶，聚氨酯)。优选地，搅动条960优选可以移除，优选是不使用工具即可移除。搅动条960可以用多个替换搅动条中的一个替换。每个替换搅动条和其它替换搅动条可以在以下一个或多个指标上不同：(1)搅动元件高度，(2)搅动元件形状，(3)搅动元件数量，(4)搅动元件构造(例如，图案)，或(5)材料类型或性能(例如，弹性)。

参照图9-10，示出的种子引导件940具有释放部942和引入部944。优选地，释放部942设置成在径向距离上比引入部944更远离滑轮950(并且优选更远离传送器930)。释放部942优选是弓形的，并且优选沿基本上与翼片在传送器930运行中经过释放部的翼片932路径平行的路径延伸。在操作中，种子可以在接触引入部944之前沿释放部942滑动。在接触引入部944之后，种子优选在朝传送器930的方向平移(例如，撞击，推动，强制推动)，并且优选通过与引入部944接触而被引入到间隙933中。

参照图9-13，示出了改进的上滑轮950与传送器930协作以在操作中驱动传送器。优选地，滑轮950包括第一组径向布置的滑轮齿952-1和第二组径向布置的滑轮齿952-2。优选地，滑轮齿952-1以桨距角B(例如，60度)隔开。优选地，滑轮齿952-2以相同的桨距角B(例如，60度)隔开。优选地，第一组驱动齿952-1和第二组驱动齿952-2彼此偏移了偏移角A。偏移角A优选为桨距角B的二分之一(例如，30度)。优选地，第一组和第二组滑轮齿由轮辋958横向偏移。

在操作中，滑轮齿952优选地啮合设置在位于皮带齿936之间的皮带间隙934，以围绕滑轮950驱动传送器930。优选地，皮带间隙934间隔开，使得沿着传送器930的连续皮带间隙934由滑轮齿952-1和952-2交替啮合。例如，在一个实施例中，以下步骤可以在操作期间按时间顺序进行：滑轮齿组952-1的第一滑轮齿啮合第一皮带间隙934，然后滑轮齿组952-2的第一滑轮齿啮合第二皮带间隙934(例如，第一皮带间隙之后的下一个皮带间隙)，然后滑轮齿组952-1的第二滑轮齿啮合第三皮带间隙934(例如，第二皮带间隙之后的下一个皮带间隙)，然后滑轮齿组952-2的第二滑轮齿啮合第四皮带间隙934(例如，第三皮带间隙之后的下一个皮带间隙)，以此类推。在操作中，两组滑轮齿952-1、952-2之间的滑轮间隙954-1和954-2类似地由皮带齿936交替啮合(例如，非驱动啮合)。在操作中，轮辋958优选部分地收容在纵向狭槽(未示出)中，该纵向狭槽沿传送器930的内侧设置在沿传送器的长度的横向中心位置。应当理解，尽管仅示出了沿着传送器930的右侧的皮带齿936和皮带间隙934的图案(见图9)，但是在优选实施例中，该图案沿着传送带的长度延续。

图14是种子传送器900A的另一个实施例的侧视图，该种子传送器900A基本上与图9所示的种子传送器900的前述实施例相同，除了在图14所示的实施例之外，种子传送器900A利用具有正弦形指状件911(如图15最佳示出的)的加载轮910A。当存在较大颗种子时，指状件911的正弦形状允许指状件911被更多地压缩，从而最大限度地减少加载轮900A的潜在堵塞现象。

前述公开内容旨在说明性的，而非穷尽性的或者限于本文所述的实施例、系统和方法。在不脱离所提供的教导的情况下，许多修改和变化对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。这意味着前述包括权利要求在内的公开内容应被解释为包含所有这些变化和修改。

Claims (14)

1.一种种子输送装置，包括：

排种器，设置成将种子夹带至种子盘上并且将所述夹带的种子释放在种子释放位置；以及

种子传送器组件，具有设置成用于接收所述释放的种子的上端，所述种子传送器组件包括：

种子传送器，具有内表面和外表面，所述内表面具有多个向内突出的间隔齿，所述间隔齿限定了连续皮带间隙，所述外表面具有多个向外突出的间隔翼片，所述间隔翼片限定了接收所述释放的种子的连续翼片间隙；

上滑轮，具有第一组径向布置的滑轮齿和第二组径向布置的滑轮齿，所述第二组径向布置的滑轮齿与所述第一组径向布置的滑轮齿成角度偏移，所述第一组和第二组径向布置的滑轮齿中的每一组交替接合所述连续皮带间隙。

2.如权利要求1所述的种子输送装置，其特征在于：所述第一组滑轮齿和所述第二组滑轮齿由轮辋横向偏移。

3.如权利要求2所述的种子输送装置，其特征在于：所述种子传送器的所述内表面包括收容所述轮辋的狭槽。

4.如权利要求1所述的种子输送装置，其特征在于：进一步包括清洁条，所述清洁条与所述上滑轮相邻设置，以便清洁所述上滑轮上的碎屑。

5.如权利要求4所述的种子输送装置，其特征在于：所述清洁条沿所述上滑轮的旋转方向成弓形向前延伸。

6.如权利要求1所述的种子输送装置，其特征在于：进一步包括搅动条，设置成用于搅动由所述种子传送器传送的种子。

7.如权利要求1所述的种子输送装置，其特征在于：进一步包括加载轮，设置成用于将所述释放的种子引入到所述种子传送器的所述翼片间隙中。

8.如权利要求1所述的种子输送装置，其特征在于：进一步包括种子引导件，其设置成将由所述加载轮引入的所述释放的种子引导至所述种子传送器的所述翼片间隙中，所述种子引导件包括释放部和引入部。

9.如权利要求8所述的种子输送装置，其特征在于：所述释放部离所述上滑轮的径向距离远于所述引入部离所述上滑轮的径向距离。

10.如权利要求8所述的种子输送装置，其特征在于：所述释放部沿基本上与所述翼片经过所述释放部的路径平行的路径成弓形延伸。

11.如权利要求8所述的种子输送装置，其特征在于：所述引入部在朝向所述种子传送器的方向推动所述种子，使其进入所述翼片间隙之一。

12.如权利要求7所述的种子输送装置，其特征在于：所述加载轮包括多个径向指状件。

13.如权利要求12所述的种子输送装置，其特征在于：所述指状件具有正弦形构造。

14.如权利要求1所述的种子输送设备，其特征在于：进一步包括种子传感器，设置成用于在所述种子释放位置之前检测所述夹带的种子。