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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U. S. C § 119 der provisorischen Anmeldung, laufende Nummer 61/665,357, eingereicht am 28. Juni 2012, die im Ganzen hier mit enthalten ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft im Großen und Ganzen das Gebiet landwirtschaftlicher Gerätschaften. Genauer, aber nicht nur, betrifft die Erfindung ein System zum Verteilen des Gewichts eines Geräts, wie z. B. eines Pflanzers, während des Gebrauchs des Geräts.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Genauso wie die Leistung von Traktoren und die landwirtschaftliche Produktivität zugenommen haben, haben landwirtschaftliche Geräte, wie z. B. Pflanzer, in der Spannweite oder Breite zugenommen, um eine größere Anzahl von einzelnen Reiheneinheiten unterzubringen. Pflanzer beinhalten im Allgemeinen einen Hauptrahmen, der eine vordere Kupplungsanordnung hat, um von einem Traktor gezogen zu werden, und einen linken und einen rechten Flügelabschnitt, die an einem Teil des Hauptrahmens schwenkbar befestigt sind. Die Schwenkverbindungen der Flügel ermöglichen es, dass die Flügel sich relativ zu dem Hauptrahmen für den Transport und die Lagerung des Pflanzers falten können.
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Bei herkömmlichen Reihenkulturpflanzern wurden einzelne Saatgutbehälter verwendet, die an jeder einzelnen Samenpflanz-Reiheneinheit befestigt sind. Diese müssen mit Saatgut von Hand aus Beuteln oder durch Förderschnecken- oder Schwerkraftstrom aus Saatgutbehältereinheiten, wie sie von einer Saatgutfirma geliefert werden, gefüllt werden. Das Verfahren ist arbeitsintensiv und zeitaufwändig, sodass Systeme entwickelt wurden, bei denen große mittig angeordnete Saatgutbehälter mit Schwerkraftbeuteln oder Förderschnecken-Saatgutliefersystemen schüttgutbefüllt werden können, wodurch Zeit gespart und Arbeit verringert wird.
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Die Hinzufügung der mittig angeordneten Saatgutbehälter hat jedoch zusätzliche Probleme erzeugt. Die Behälter haben den mittleren Transportachsen erheblich Gewicht (über 500 Pfund) hinzugefügt, indem sie zuvor verteiltes Gewicht auf die Mitte des Pflanzers bewegten. Das zusätzliche Gewicht hat den Kontaktdruck der Haupttransportreifen auf den Boden erheblich erhöht, wodurch Verdichtung entsteht, die zu einem geringeren Ernteertrag führen kann.
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Die Neuverteilung von Gewicht hat auch annähernd 200 Pfund Gewichtspotential von jeder einzelnen Reiheneinheit weggenommen. Pflanzerreiheneinheiten benötigen eine Abwärtskraft, um das Eindringen ihrer Öffnungsscharen in den Boden zu erleichtern und aufrecht zu erhalten, um eine Saatfurche mit konstanter Tiefe im Boden zum Pflanzen zu öffnen. Wenn das Gewicht der lokalen Saatgutbehälter jetzt weggenommen ist, wird die Konstanz der Bodeneindringung und Furchentiefe in hartem Boden, besonders im Direktsaatboden beeinträchtigt. Um diesem Problem entgegen zu wirken, wurden Mittel zum Aufbringen einer federelastischen oder hydraulischen Abwärtskraft auf die Reiheneinheiten verwendet. Die Abwärtskraft hat noch zu einem anderen Problem geführt. Die Abwärtskraft hat einen Auftrieb an dem Werkzeugbalken erzeugt, an dem die Reiheneinheiten angebracht sind, wodurch die Bodenangriffskraft und der Reifenkontaktdruck an dem Boden verringert wurden, was zum Durchrutschen der Antriebsreifen auf der Bodenoberfläche führt. Die Änderung kann zu Pflanzauslassungen oder uneinheitlichen Abständen führen, was den Ernteertrag nachteilig beeinflussen kann.
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Um den oben erwähnten Problemen entgegen zu wirken, wurde ein Mittel zum Aufbringen einer Abwärtskraft zwischen dem Mittelrahmen des Pflanzers und den Werkzeugbalkenflügeln an den der Kontur folgenden Flügelbiegepunkten verwendet. Die Abwärtskraft hat beide Situationen wirksam verbessert, aber nur für einen vorgegebenen Belastungsfall, da die aufgebrachte Kraft konstant ist. Da ein Feld verschiedene Bodenhärten und -bedingungen haben kann, muss die in einem Bereich aufgebrachte Abwärtskraft nicht für andere Gebiete geeignet sein. Somit wird ein Feld nicht konstant bepflanzt, was den Gesamternteertrag für das Feld beeinträchtigt.
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Es besteht daher auf dem betreffenden Gebiet ein Bedarf für ein System, das die Größe der auf den mittleren Werkzeugbalken und die Flügel aufgebrachten Abwärtskraft derart steuern kann, dass die Pflanztiefe konstant ist und die Bodenverdichtung für verschiedene Bodenhärtebedingungen minimiert ist. Es besteht auf dem betreffenden Gebiet auch ein Bedarf für ein System, das die Größe der auf die Flügel aufgebrachten Abwärtskraft auf der Grundlage von Echtzeitänderungen der Bodenhärte in einem Feld automatisch aktualisiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher ein Hauptziel, Merkmal und/oder Vorteil der vorliegenden Erfindung, Unzulänglichkeiten auf dem betreffenden Gebiet zu überwinden.
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Es ist ein weiteres Ziel, Merkmal und/oder Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, das die Bodenhärte wahrnimmt, um die richtige Größe der Abwärtskraft, die auf die Pflanzerflügel aufzubringen ist, zu bestimmen.
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Es ist noch ein weiteres Ziel, Merkmal und/oder Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, das die Größe der auf die Flügel aufgebrachten Abwärtskraft auf der Grundlage der Bodenhärte, des Behältergewichts und/oder anderer Faktoren automatisch einstellt.
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Es ist ein weiteres Ziel, Merkmal und/oder Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem bereitzustellen, das einer Bedienungsperson gestattet, die Größe der auf die Flügel aufgebrachten Abwärtskraft auf der Grundlage von durch Sensoren an den Werkzeugbalken, Flügeln und Reiheneinheiten erhaltenen Informationen einzustellen.
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Es ist noch ein weiteres Ziel, Merkmal und/oder Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Regelkreissystem bereitzustellen, das die zum Zweck der Gewichtsverteilung zwischen dem mittleren Abschnitt und den äußeren Flügelabschnitten eines landwirtschaftlichen Geräts aufgebrachte Abwärtskraft auf der Grundlage des sich ständig verändernden gemessenen oder berechneten Gewichtseintrags auf irgend eines der oder alle der am Boden angreifenden Stützrädern zu variieren, um die Belastung zu verteilen und die Bodenverdichtung zu minimieren.
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Es ist noch ein weiteres Ziel, Merkmal und/oder Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem bereitzustellen, um die Samenplatziertiefe automatisch zu optimieren und die Feldverdichtung mit einem System von Sensoren zu minimieren, um die Radlast zu messen und sie mit einer sofortigen Steuerung von Hydraulikkraft des Pflanzers auszugleichen.
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Diese und/oder andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für die Fachleute offenkundig. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese oder durch diese Ziele, Merkmale und/oder Vorteile zu beschränken. Kein einziges Ausführungsbeispiel muss jedes einzelne Ziel, Merkmal oder jeden einzelnen Vorteil haben.
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Die Erfindung beinhaltet ein Steuersystem, das die zum Zweck der Gewichtsverteilung zwischen dem mittleren Abschnitt und den äußeren Flügelabschnitten eines landwirtschaftlichen Geräts aufgebrachte Abwärtskraft auf der Grundlage des sich ständig ändernden gemessenen oder berechneten Gewichtseintrags auf irgendeines der oder alle der am Boden angreifenden Stützrädern variiert, um die Last zu verteilen und die Bodenverdichtung zu minimieren. Das System benutzt Gewichts- oder Niveauwahrnehmungssysteme, um den Mittelachsgewichtseintrag der Materialien, die in zentral angeordneten Gefäßen enthalten sind, festzulegen und nutzt dies zusammen mit Maschinengewichtsinformationen, um die richtige Größe der Abwärtskraft oder des Abwärtsdruckes auf die äußeren Flügel und ihre Stützräder zu berechnen. Das System kann als Steuerung, bei der die Bedienungsperson die Abwärtskraft ändert, oder als Regelung ausgebildet sein, bei der das System die Größe der Abwärtskraft auf der Grundlage der Informationen von dem einen oder mehreren Sensoren des Geräts automatisch aktualisiert. Als Alternative dazu könnte man jede Kombination von vielen verschiedenen Niveau- und/oder Gewichtswahrnehmungssystemen oder eine berechnete auf einem Strömungssensor basierende Massenverminderung verwenden, um auch das Gewicht von Saatgut, Dünger und Insektizidmitteln pro Reiheneinheit einzuschließen und diese in die Berechnung der in Echtzeit verteilten Masse gegenüber der Abwärtskraft einzuschließen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein landwirtschaftliches Gerät bereitgestellt. Das Gerät enthält eine Zunge, das ein erstes Ende mit einer Kupplung und ein entgegengesetztes zweites Ende hat. Ein zentraler Werkzeugbalken ist an dem zweiten Ende der Zunge angeordnet, wobei der zentrale Werkzeugbalken zentrale Räder enthält, die sich von dort aus erstrecken. Ein rechter und ein linker Flügel erstrecken sich von den entgegengesetzten Seiten des zentralen Werkzeugbalkens, wobei jeder der (erster und zweiter) Flügel Flügelräder enthält, die sich von dort erstrecken. Ein Gewichtsverteilungssystem ist wirkmäßig mit dem zentralen Werkzeugbalken, dem ersten Flügel und dem zweiten Flügel verbunden. Das Gewichtsverteilungssystem ist ausgebildet, um die Abwärtskraft auf den Flügeln einzustellen, um Bodeneindringung zu liefern und Reiheneinheiten entweder automatisch oder durch Bedienereingabe in Eingriff mit dem Boden zu bringen. Das System kann das Gewicht des Geräts neu verteilen, um Änderungen in der Charakteristik des Geräts (Last, Materialort, usw.) sowie Änderungen in der Charakteristik des Bodens (Härte, Nässe, Kompaktheit usw.) Rechnung zu tragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Gewichtsverteilungssystem für ein Gerät mit einer Vielzahl von Reiheneinheiten bereitgestellt, die an einem zentralen Rahmen, einem linken Flügel und einem rechten Flügel angeordnet sind. Das System enthält eine intelligente Steuerung, eine Vielzahl von Sensoren, die der Vielzahl von Reiheneinheiten zugeordnet und mit der intelligenten Steuerung verbunden sind, und eine Vielzahl von Zylindern, die wirkmäßig mit der intelligenten Steuerung und dem linken und rechten Flügel verbunden sind. Die intelligente Steuerung ist so ausgelegt, dass sie Informationen von den Sensoren benutzt, um die Vielzahl von Zylinder einzustellen, derart, dass die Flügel eine Abwärtskraft auf der Grundlage von Informationen, die von einem oder mehreren der Sensoren erhalten werden, erhalten.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verteilen von Gewicht über einen zentralen Rahmen, einen linken Flügel und einen rechten Flügel eines landwirtschaftlichen Geräts bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen von einer oder mehreren Charakteristiken des Geräts, des Bodens oder von beiden mit einem oder mehreren Sensoren und das Einstellen von einem oder mehreren Zylindern des Geräts, um eine Abwärtskraft auf den linken Flügel, den rechten Flügel oder beide auf der Grundlage der Charakteristika, die von dem einen oder mehreren Sensoren erhalten werden, einzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die angehängten Patentansprüche legen diejenigen neuen Merkmale dar, die die Erfindung charakterisiert. Die Erfindung selbst, sowie weitere Ziele und Vorteile von ihr werden aber am Besten durch die folgende detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der sie begleitenden Zeichnungen verständlich, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente in den verschiedenen Figuren kennzeichnen, von denen zeigen:
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1A und 1B perspektivische Ansichten eines landwirtschaftlichen Geräts zum Gebrauch mit dem System der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Ansicht des Geräts von Anspruch 1 von hinten;
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3 eine Ansicht einer Reiheneinheit zum Gebrauch mit dem Gewichtsverteilungssystem der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Blockdiagramm eines Gewichtsverteilungssystems nach der vorliegenden Erfindung;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Geräts, wobei Sensoren gezeigt sind, die angrenzend an einen zentralen Behälter des Geräts angeordnet sind;
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6 ein Diagramm eines beispielhaften Ferntiefeneinstellungssystems für ein Gerät, das eine Vielzahl von Reiheneinheiten hat;
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7 ein Fließbild des Gewichtsverteilungssystems nach der vorliegenden Erfindung;
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8 eine schematische Rückansicht eines Ausführungsbeispiels eines Geräts, das ein Gewichtsverteilungssystem nach der vorliegenden Erfindung hat;
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9 eine vergrößerte Rückansicht eines Teiles des Geräts von 8;
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10 eine vergrößerte Rückansicht einer Hälfte des Geräts von 8, das das Gewichtsverteilungssystem hat;
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11 eine weitere vergrößerte Ansicht eines Teiles des Geräts von 8; und
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12 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Zylinders eines Gewichtsverteilungssystems nach der Erfindung.
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Bevor irgendwelche unabhängigen Merkmale und Ausführungsbeispiele der Erfindung genauer erläutert werden, gibt es zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung der Bauteile beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann mit anderen Ausführungsbeispielen praktiziert oder auf verschiedenen Wegen ausgeführt werden. Außerdem muss man verstehen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie für den Zweck der Beschreibung verwendet werden und nicht als beschränkend betrachtet werden sollten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die Inhalte der US-Anmeldung Nr. 13/458,012, eingereicht am 27. April 2012, US-Anmeldung Nr. 13/457,815, eingereicht am 27. April 2012 und US-Anmeldung Nr. 13/457,455, eingereicht am 27. April 2012 werden durch Verweis in ihrer Gesamtheit hier mit einbezogen.
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Die 1A, 1B und 2 bis 4 zeigen ein landwirtschaftliches Gerät 10, in diesem Fall einen Pflanzer zum Gebrauch mit einem System gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Gerät 10 kann ein Pflanzer, ein Düngergerät oder dergleichen sein, das gewöhnlich an einen Traktor 12 angebracht und von ihm gezogen wird. Es versteht sich aber, dass andere Gerätschaften und/oder Fahrzeuge das Gerät 10 bewegen können. Für den Zweck der vorliegenden Offenbarung wird das Gerät 10 als Pflanzer bezeichnet. 2 zeigt eine Rückansicht des Geräts 10.
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Das Gerät 10 enthält eine Zunge 14, das ein erstes Ende 16 und ein entgegengesetztes zweites Ende (nicht gezeigt) hat. Die Zunge 14 enthält eine Kupplung 18 an dem ersten Ende 16, wobei die Kupplung 18 mit dem Traktor 12 verbunden ist. An dem zweiten Ende 20 der Zunge 14 ist ein zentraler Werkzeugbalken 22. Die Zunge 14 kann eine teleskopierende Zunge sein, bei der Bauteile ineinander eingeführt werden können, derart, dass das Gerät 10 ein nach vorne faltender Gerätetyp ist. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf nach vorne faltende Gerätetypen beschränkt und soll jedes Gerät zum Gebrauch in der Landwirtschaft beinhalten.
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Wie in den 1A, 1B und 2 gezeigt, sind zentrale Behälter 24 an dem zentralen Werkzeugbalken 22 angeordnet. Die Behälter 24 sind ausgebildet, um Samen, Dünger, Insektizide oder andere Arten von Mitteln zum Gebrauch in der Landwirtschaft zu lagern. Der Gebrauch der zentralen Behälter 24 gestattet es, eine große Menge Material an einem mittigen Ort hinzuzufügen. Die Erfindung erwägt aber auch den Gebrauch von Mehrfach-Behältern 39, die an jeder der Reiheneinheiten 34 angeordnet sind, wie noch beschrieben werden wird. Wenn zentrale Behälter 24 an dem zentralen Werkzeugbalken 22 verwendet werden, sollte klar sein, dass die zentralen Behälter in Fluidverbindung mit jeder der Reiheneinheiten 34 stehen. Ferner ist mit dem zentralen Werkzeugbalken eine Vielzahl von zentralen Rädern 26 verbunden, die sich von dem zentralen Werkzeugbalken 22 aus im Großen und Ganzen nach unten erstrecken. Die Räder sind in Kontakt mit dem Boden und tragen im Wesentlichen das gesamte Gewicht von den zentralen Behältern 24. Die Räder stabilisieren das Gerät 10 und sind die allgemeinen Räder, die den Boden in einer Arbeitsstellung oder in einer Transportstellung berühren, z. B. wenn das Gerät 10 ein nach vorne faltendes Gerät ist, derart, dass die Flügel 28, 30 nach vorne gefaltet werden, wobei die Flügelräder 32 nicht den Boden berühren.
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Von beiden Seiten des Werkzeugbalkens 22 erstrecken sich im Großen und Ganzen erste und zweite Flügel 28, 30. Die Flügel 28, 30 sind im Großen und Ganzen identisch und Spiegelbilder voneinander. Daher wird nur ein Flügel mit dem Wissen beschrieben, dass der andere Flügel im Großen und Ganzen die gleiche Form hat. Der erste Flügel 28 enthält einen Balken 29. An dem Balken 29 ist eine Vielzahl von Reiheneinheiten 34 sowie eine Vielzahl von Rädern 32 angebracht. Die Räder 32 sind dafür ausgebildet, den Boden die meiste Zeit zu berühren. Die Reiheneinheiten 34 können Saatgeräte, Düngergeräte, Insektizidsprüher oder andere Ausgabegeräte, Scheiben oder Pflüge sein. Die Flügel 28, 30 können auch mindestens einen Faltzylinder 42 und einen Abwärtskraftzylinder 52 enthalten. Es wird außerdem in Erwägung gezogen, dass Mehrfach-Abwärtskraftzylinder mit einem Gerät verwendet werden, das mehr Abschnitte hat. Der oder die Faltzylinder 42 ist bzw. sind ausgebildet, um die Flügel aus der in den 1A, 1B und 2 gezeigten Positionen in eine Position zu falten, in der der erste und zweite Flügel 28, 30 im Großen und Ganzen angrenzend an die Zunge 14 des Geräts 10 ist. Daher müssen die Faltzylinder 42 genügend kräftig sein, um in der Lage zu sein, die Flügel zu bewegen.
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Die Abwärtskraftzylinder 52 liefern eine Kraft, um die Flügel nach unten zu drücken, wie durch den Pfeil 66 gezeigt ist, oder die Zylinder 52 können die Flügel in die entgegengesetzte Richtung zu dem Pfeil 66 anheben, um den Bodenkontaktdruck zu verringern. Es kann sein, dass die Flügel während des Drehens oder während des Faltens der Flügel angehoben werden müssen. Da aber sich die Flügel im Großen und Ganzen nach außen von den zentralen Werkzeugbalken 22 aus erstrecken, kann die Flügelabwärtskraft benötigt werden, um sicherzustellen, dass die Reiheneinheiten 34 in den Boden eindringen oder mit dem Boden im Wesentlichen in Eingriff bleiben.
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3 zeigt eine Ansicht einer Reiheneinheit 34, und genauer eine Sämaschine mit einem Samendosierer 36 und Pflanzer zum Gebrauch mit der vorliegenden Erfindung. Die Reiheneinheit 34 enthält einen Samendosierer 36, Furchenöffner 38, Reihenbehälter 39 und Furchenschließer 40. Um den besten Ernteertrag zu bekommen, ist es wünschenswert, dass die Samen im Großen und Ganzen in der gleichen Tiefe und auch in der richtigen Tiefe für das beste Wachstum der Feldfrucht oder Pflanze gepflanzt werden. Die Tiefe des Samens ist von mehreren Faktoren abhängig, wie Bodenfeuchtigkeitsgehalt, Bodentemperatur usw., wie genauer in der US-Anmeldung Nr. 13/458,012 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung erwägt, dass das Gerät 10 und der Traktor 12 Komponenten der '012 Anmeldung beinhalten kann, um die Bodencharakteristik zu bestimmen.
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Daher sollte jede der Mehrzahl von Reiheneinheiten 34 eine Furche auf der Grundlage der Boden- und Saatgutcharakteristik öffnen, die annähernd die gleiche Tiefe für alle Reiheneinheiten haben kann. Dies stellt sicher, dass alle Samen im Boden in der gleichen Tiefe unabhängig vom Bodenzustand sind. Wenn sich jedoch die Bodenhärte und andere Bedingungen ändern, kann es problematisch sein, diese gleiche Samentiefe zu erhalten.
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Wie oben angegeben, liefern die Zylinder 52 eine Abwärtskraft für den ersten und zweiten Flügel 28, 30. Die Abwärtskraft ist nötig, um die Reiheneinheiten 34 mit der passenden Größe an Kraft in den Boden zu drücken, um in den Boden auf eine annähernd gewünschte Tiefe einzudringen. Einigen Faktoren können dies jedoch schwierig machen. Zum Beispiel wenn der zentrale Behälter 24 mit Material voll ist, wird sich das meiste Gewicht des Geräts 10 auf den zentralen Werkzeugbalken 22 konzentrieren. Andere Zubehörteile wie Behälter, die flüssigen Dünger oder Insektizid enthalten, erhöhen das auf den zentralen Werkzeugbalken konzentrierte Gewicht. Ein Sensor wie ein Druck- oder Lastsensor kann am Boden des Behälters oder der Zubehörteile platziert werden, um das Gewicht des Materials in den Behältern oder den Zubehörteilen einschließlich des Gewichts des flüssigen Düngers im zusätzlichen Flüssigdüngertank zu messen. Das Gewicht und die an dem zentralen Werkzeugbalken gefühlte Kraft kann die Flügel dazu bringen, aufwärts relativ zu dem zentralen Werkzeugbalken 22 angehoben zu werden. Daher wird die von den Abwärtskraftzylindern 52 gelieferte Abwärtskraft eingestellt, um dem Gewicht des zentralen Behälters, der anderen Zubehörteile und/oder der Härte des Bodens entgegen zu wirken, um eine gleichmäßige Gewichtsverteilung über alle Reiheneinheiten aufrecht zu erhalten. Außerdem wenn die Bodenhärte unter dem oder den Flügeln 28, 30 sich von der unter dem zentralen Werkzeugbalken 22 unterscheidet, kann eine Nachstellung nötig sein, um die Abwärtskraft auf dem oder den jeweiligen Flügeln zu erhöhen oder vermindern, um eine gleichmäßige Samenplatziertiefe aufrechtzuerhalten. Außerdem, während einige Geräte vorsehen, dass eine Bedienperson die Abwärtskraft einstellen kann, kann die Einstellung der Abwärtskraft nicht so schnell wie nötig sein, nicht so oft aktualisiert werden wie erforderlich oder überhaupt nicht geändert werden. Während die Bedienungsperson gewöhnlich in dem Traktor 12 während des Gebrauchs des Geräts 10 ist, kann es sein, dass die Bedienungsperson die sich ändernden Bedingungen in dem Feld nicht bemerkt.
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Daher enthält die vorliegende Erfindung ein Gewichtsverteilungssystem 50, wie es in 4 gezeigt ist. Das Gewichtsverteilungssystem 50 enthält eine intelligente Steuerung 56, die an dem Gerät 10 angeordnet oder mit ihm verbunden ist. Eine Vielzahl von Sensoren, wie ein Drucksensor 58, ein Durchflusssensor 59, ein Gewichtssensor 60, ein Niveausensor 62, ein Abwärtskraftsensor 64, ein Beschleunigungsmesser, ein Flüssigkeitssensor, ein Lastsensor und dergleichen sind alle elektrisch oder sonst wie mit der intelligenten Steuerung 56 verbunden. Die intelligente Steuerung 56 ist auch mit den Abwärtskraftzylindern 52 verbunden. Die Sensoren können über elektrische Leitungen oder auch drahtlos mit der intelligenten Steuerung 56 verbunden sein. Die intelligente Steuerung 56 empfängt Daten von der Vielzahl von Sensoren und verwendet diese Daten, um die von den Zylindern 52 gelieferte Abwärtskraft einzustellen, um die optimale Abwärtskraft zu erzeugen, damit die Reiheneinheiten 34 in den Boden in die oder in die Nähe der gewünschten Tiefe eindringen oder mindestens im Wesentlichen mit dem Boden in Eingriff bleiben.
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Es versteht sich auch, dass die intelligente Steuerung 56 am Traktor angeordnet werden kann, wie mit einem Steuersystem oder dergleichen, wo die Bedienungsperson die von den Sensoren aufgenommenen Daten und die Größe der an dem Flügel oder den Flügeln bereitgestellten Abwärtskraft sehen kann. Die intelligente Steuerung kann in ein Steuerungssystem wie es in 4 der US-Anmeldung Nr. 13/457,815 gezeigt ist oder in einen anderen Ort eingeschlossen sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den genauen Ort der intelligenten Steuerung wie in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, beschränkt. Außerdem, wenn das System ein Steuersystem ist, kann die Bedienungsperson des Traktors das Steuersystem dazu verwenden, mit der intelligenten Steuerung zu kommunizieren, um die Abwärtskraft an dem oder den Flügeln einzustellen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gewichtsverteilungssystem im Allgemeinen ein Regelsystem, das die zum Zweck der Gewichtsverteilung zwischen dem zentralen Abschnitt oder zentralen Werkzeugbalken 22 und den äußeren Flügeln 28, 30 des Geräts 10 aufgebrachte Abwärtskraft variiert. Die Abwärtskraft wird auf einer Echtzeitbasis auf der Grundlage des sich ständig ändernden gemessenen oder berechneten Gewichtseintrags auf jedes oder alle der am Boden angreifenden Stützrädern 26, 32 geändert und aktualisiert, um die Last zu verteilen und die Bodenverdichtung zu minimieren und zugleich auch eine optimale Tiefeneindringung durch die Reiheneinheiten 34 zu liefern. Die Sensoren 60 bestimmen Gewichtspegel des oder der zentralen Behälter 24 oder detektieren das Niveau der Flügel über den Niveausensor 62 der einzelnen Reiheneinheiten 34, um den auf den zentralen Werkzeugbalken 22 wirkenden Gewichtseintrag der in zentral angeordneten Gefäßen enthaltenen Materialien festzulegen und diese Information zusammen mit Maschinengewichtsinformationen zu verwenden, um die geeignete Größe des Abwärtskraftdrucks auf die äußeren Flügel 28, 30 und ihre Stützräder 32 zu berechnen. Die Sensoren 62 können Kraftmessdosen sein, die unter den Behältern angeordnet sind, wie in 5 gezeigt ist. Wie in der Ansicht der 5 gezeigt ist, kann die Kraftmessdose 60 unter dem oder den zentralen Behältern angeordnet sein, um ein aktualisiertes Gewicht für die Materialmenge in dem oder den Behältern zu liefern. Es ist auch zu beachten, dass die in 5 gezeigte Kraftmessdose über eine Leitung mit einer elektrischen Quelle verbunden ist, die an dem Traktor oder dem Gerät, wie in den US-Anmeldungen Nr. 13/458,012, Nr. 13/457,815 und Nr. 13/457,577 diskutiert ist, sein kann. Die Kraftmessdosen sind ein Sensortyp, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um die Größe des Gewichts an dem zentralen Behälter 24 zu bestimmen. Die Kraftmessdosen können mit der intelligenten Steuerung sowie mit einem Steuerungssystem innerhalb des Traktors in Verbindung stehen, sodass die Bedienungsperson in der Lage ist, einen aktualisierten Wert der Materialmenge in dem Behälter zu haben.
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Somit detektiert die intelligente Steuerung 56 den Drucksensor der Räder auf der Grundlage des Härteniveaus des Bodens, des Gewichts der Reiheneinheiten und des zentralen Werkzeugbalkens auf der Basis der Menge und des Ortes des Materials des Geräts 10, der Ebenheit der Reiheneinheiten an jedem der Flügel 28, 30 sowie der Größe der Abwärtskraft, die momentan von dem Zylinder 52 geliefert wird, um die optimale Größe der Abwärtskraft zu bestimmen und diese Abwärtskraft auf einer Echtzeitbasis automatisch einzustellen, wenn sich die Bodenbedingungen und die Gewichtsbedingungen für das Gerät 10 ändern. Die Bedienungsperson muss nicht irgendeinen Aspekt des Traktors 12 oder des Geräts 10 einstellen, da das System 50 die Zylinder automatisch detektiert und einstellt.
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Daher können die Räder 26, 32 Kraftmessdosen an den Rädern einschließen, wobei die Kraftmessdosen das auf die Räder wirkende Gewicht sowie die Größe der auf die Räder durch den Boden ausgeübte Kraft bestimmen. Das System kann so konfiguriert sein, dass es eine vorbestimmte Größe an Kraft für ideale Pflanzbedingungen hat, und die Kraftmessdosen werden in der Lage sein, jede Abweichung von dieser Kraftgröße zu bestimmen. Das System kann die Größe der Abwärtskraft auf der Grundlage der Abweichung von der idealen oder vorbestimmten Kraftgröße einstellen, die anzeigen könnte, dass die Reiheneinheiten nicht in die gewünschte Tiefe eindringen.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Gewichtsverteilung im Allgemeinen ein Steuersystem, das die für den Zweck der Gewichtsverteilung zwischen dem zentralen Werkzeugbalken 22 und den äußeren Flügeln 28, 30 aufgebrachte Abwärtskraft verändert. Bei dem Steuersystem verwendet das Gewichtsverteilungssystem einen oder mehrere Sensoren, um einen oder mehrere Parameter der zentralen Behälter 24, Reiheneinheiten 34, außen liegende Räder 32, usw., abzufühlen. Eine Verarbeitungseinheit oder intelligente Steuerung empfängt den oder die abgefühlten Parameter und zeigt die Informationen dem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle an oder gibt sie an ihn sonst wie aus, und der Benutzer ist in der Lage, eine gewünschte Einstellung des Gewichtsverteilungssystems unter Verwendung von Eingabevorrichtungen wie z. B. einer Berührungsbildschirm-Benutzerschnittstelle oder eines mechanischen Steuerpaneels zu verwenden.
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Ein Beispiel für ein Steuerungssystem für ein Offenkreissystem ist in 6 gezeigt, die eine Benutzerschnittstelle, eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher zeigt. Das Steuerungssystem zeigt die Ausgaben der Vielzahl von Sensoren an den Orten an dem Gerät an, und die Bedienungsperson kann die Abwärtskraft für den oder die Flügel über die Benutzerschnittstelle selektiv anpassen. Die Einstellung kann auf der Grundlage von historischen Daten der Bedingungen, Gewichtscharakteristika, Sensorausgaben usw. oder auf der Grundlage vorgeschlagener Eingaben von der intelligenten Steuerung gemacht werden. Beispielsweise könnte das Steuerungssystem Warnungen oder andere Indikatoren enthalten, um eine Bedienungsperson von sich ändernden Bedingungen in Kenntnis zu setzen, worauf die Bedienungsperson die Parameter des Systems einstellen kann, um den sich ändernden Bedingungen Rechnung zu tragen, z. B. könnte die Bedienungsperson die Abwärtskraft auf der Grundlage einer Warnung, dass sich die Bodenverdichtung verändert hat, erhöhen.
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Das dargestellte beispielhafte Pflanztiefeneinstellsystem 28 enthält einen Traktor 12 und eine landwirtschaftliche Vorrichtung 10, wie z. B. einen Pflanzer, der mit dem Traktor 12 verbunden ist und von ihm gezogen wird. Der Traktor 12 enthält ein Steuerungssystem 236 und eine elektrische Energiequelle 240 zum Energiezuführen an das Steuerungssystem 236. Das Steuerungssystem 236 enthält eine Benutzerschnittstelle 244, eine Verarbeitungseinheit 248 und einen Speicher 252. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Benutzerschnittstelle 244 Berührungsschirmfähigkeiten 256 haben, um dadurch den Benutzer mit einer Ausgabeanzeige zum Anschauen von Informationen und einer Art und Weise der Eingabe von Informationen über eine Berührungsschirm-Tastatur, Knöpfe, oder andere Berührungsschirmsteuerungen und -fähigkeiten zu versorgen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Benutzerschnittstelle 244 nur eine Ausgabevorrichtung zum Ausgeben von Informationen sein, und das Steuerungssystem 236 kann ein mechanischen Steuerpaneel 260 enthalten, das eine Vielfalt von mechanischen Schaltern, Knöpfen usw. enthält, die von einem Benutzer betätigbar sind, um die gewünschte Information einzugeben. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann das Steuerungssystem 236 eine Kombination aus einer Berührungsschirm-Benutzerschnittstelle und einem mechanischen Steuerpaneel enthalten, um die gewünschte Information aus- und einzugeben. Die Verarbeitungseinheit 248 führt die notwendige Verarbeitung durch, um die gewünschte Funktionalität des Pflanztiefeneinstellungssystems 128 zu erreichen und kommuniziert mit den Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen, dem Speicher und der landwirtschaftlichen Vorrichtung so wie es nötig ist, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen.
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Weiter mit Bezug auf die 6 kann die landwirtschaftliche Vorrichtung ein Pflanzer 10 sein und der Pflanzer 10 kann eine Vielzahl von Pflanzerreiheneinheiten 34 enthalten. Der Pflanzer 10 kann jede Anzahl von Reiheneinheiten 34 enthalten, die durch die Anmerkungen beispielhaft wiedergegeben ist: Reiheneinheit #1; Reiheneinheit #2; ...; Reiheneinheit #N. Wie oben angegeben können die Reiheneinheiten 34 im Wesentlichen die gleichen sein und daher sind nur Einzelheiten der Reiheneinheit #1 im Detail gezeigt. Es versteht sich, dass alle Reiheneinheiten 34 ähnliche Komponenten und eine ähnliche Funktionalität wie die der Reiheneinheit #1 enthalten können, aber diese Komponenten und diese Funktionalität wird hier aus Gründen der Kürze nicht präsentiert. Als Alternative kann das Gewichtsverteilungssystem 50 jede Kombination von vielen verschiedenen Niveau- und/oder Gewichtswahrnehmungssystemen oder eine berechnete Strömungssensor basierende Massenverringerung, um das Gewicht von Saatgut, Düngermittel und Insektizidmittel pro Reiheneinheit einzuschließen und diese in der in Echtzeit verteilten Masse der ersten Abwärtskraftberechnung einzuschließen. Diese alternative Verfahren könnte verwendet werden, wenn die Reiheneinheiten einzelne Behälter enthalten und nicht alle von den zentralen Behältern 24 beschickt werden.
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Außerdem sollte erkannt werden, dass die Sensoren an jeder der Reiheneinheiten 34 oder in Gruppen von Reiheneinheiten angeordnet sind, derart, dass die intelligente Steuerung 56 Informationen von jeder der Reiheneinheiten 34 oder Gruppen von Reiheneinheiten empfängt, um die Größe des von dem Zylinder 52 erzeugten Abwärtskraftdruckes richtig einzustellen. Die intelligente Steuerung 56 berechnet die Information von jedem der Sensoren an jeder der Reiheneinheiten 34 oder Gruppen von Reiheneinheiten, um die geeignete Größe der Abwärtskraft zu bestimmen. Wenn somit das Gerät 10 durch das Feld fährt, spielt es keine Rolle, ob das Feld sowohl harte als auch weiche Bodenbedingungen enthält. Das Gewichtsverteilungssystem 50 der vorliegenden Erfindung berücksichtigt jede und alle Änderungen in den Feldbedingungen einschließlich, aber nicht nur, Bodenhärteniveaus, Änderung in der Ebenheit des Feldes, Änderung in der Neigung des Feldes, Änderung der Bodenbedingungen usw.
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7 ist ein Fließbild, das ein Verfahren eines Beispiels des Gewichtsverteilungssystems 50 der vorliegenden Erfindung zeigt. Der erste Schritt 70 des Systems 50 stellt sicher, dass das System eingeschaltet ist. Eine Bedienungsperson in einem Traktor 12 oder einem anderen Fahrzeug kann das Verteilungssystem wahlweise ein- und ausschalten. Es ist wichtig, dass das System nicht während des Transports des Geräts von einem Feld zu einem anderen, von dem Lager zu einem Feld, von einem Feld zum Lager, oder dergleichen, eingeschaltet ist. Das System sollte nur eingeschaltet sein, wenn das Gerät bestimmungsgemäß verwendet wird. Es sollte auch erkannt werden, dass die vorliegenden Erfindung einen zusätzlichen Sensor enthält, derart, dass das System 50 automatisch wahrnimmt, wenn es sich einschalten soll, z. B. wenn die Bedienungsperson das Gerät 10 aktiviert hat, oder begonnen hat, Material aus dem Gerät 10 auszugeben.
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Als nächstes enthält der durch die Ziffer 72 gezeigte Schritt das Bestimmen der von den Sensoren gelieferten Informationen. 4 zeigt, dass diese Sensoren einen Drucksensor 58, einen Gewichtssensor 60, einen Niveausensor 62, einen Abwärtskraftsensor 64, einen Strömungssensor 59, einen Bodenhärtedetektiersensor, einen Verdichtungssensor, oder dergleichen enthalten können. Die vorliegende Erfindung erwägt, dass nicht alle erwähnten Sensoren mit der Erfindung verwendet werden, und dass irgendwelche anderen Sensoren, die nicht erwähnt sind, als Teil der Erfindung eingeschlossen werden können.
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Wenn einmal die intelligente Steuerung 56 die Informationen von der Vielzahl von Sensoren an der Vielzahl von Reiheneinheiten 34 erhalten hat, fragt der Schritt an dem Kästchen 74, ob das Gewicht des Systems mit einer gewünschten Geschwindigkeit auf die Reiheneinheiten 34 und/oder das Gerät 10 verteilt wird. Die Verfahren und die Systeme zum Bestimmen der Tiefe der Furchen, des Saatguts und der Reiheneinheiten können in den US-Anmeldungen Nr. 13/458,012, Nr. 13/457,815 und Nr. 13/457,577, die alle insgesamt hier mit einbezogen sind, vorgefunden werden. Daher kann das System Sensoren wie optische Sensoren, Ultraschallsensoren oder dergleichen enthalten, welche die Tiefe der Furchen und des Saatguts bestimmen können. Diese Information kann dann an die intelligente Steuerung und/oder das Steuerungssystem des Traktors geschickt werden. Wenngleich der Schritt 74 nach der Verteilung des Gewichts des Geräts 10 fragt, soll erkannt werden, dass wenn das Gerät ein Düngemittelapplikator ist, ein Näherungssensor den Abstand zwischen der Ausgabevorrichtung des Geräts zum Boden oder der Kulturpflanze derart wahrnimmt, dass die Tiefe zu der Frage wird, ob der Abstand zwischen dem Ausgabekopf und dem Boden oder der Kulturpflanze im Großen und Ganzen der gleiche unter den einzelnen Reiheneinheiten 34 ist. Außerdem, wenn das Gerät zu anderen Arten von Geräten gehört kann sich die genaue Frage, die in dem Kästchen 74 gezeigt ist, dementsprechend sich ändern.
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Wenn die Antwort auf das Kästchen 74 ja ist, kehrt das System automatisch dazu zurück, die Informationen von den Sensoren zu bestimmen und zu empfangen. An dieser Stelle bestimmt das System die Informationen von den Sensoren von neuem, um den Druck, das Gewicht, den Abstand, die Abwärtskraft, das Niveau und dergleichen zu bestimmen. Daher kann das System 50 darauf eingestellt sein, ein Echtzeit- und automatisch aktualisierendes System zu sein. Wenn die Antwort auf das Kästchen 74 nein ist, interagiert die intelligente Steuerung 56 mit den Abwärtskraftzylindern 52, um die Betätiger einzustellen, was die Verteilung des Gewichts des Geräts 10, wie in dem Kästchen 76 gezeigt, einstellt. Zum Beispiel wenn die Bodenhärte zugenommen hat, interagiert die intelligente Steuerung 56 mit dem Zylinder 52, um die Abwärtskraft an den Flügeln 28, 30 und den Reiheneinheiten 34 neu zu verteilen, derart, dass die Reiheneinheiten in den Boden mit mehr Druck oder weniger Druck eindringen. Dies kann auch etwas Gewicht an den zentralen Behältern und/oder den zentralen Reiheneinheiten wegnehmen.
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Wie durch den das Kästchen 76 verlassenden Pfeil gezeigt, wenn einmal das Gewicht neu verteilt wurde, beginnt die intelligente Steuerung wieder damit, die Informationen von der Vielzahl von Sensoren zu empfangen, um die Daten von den Sensoren zu bestimmen. Das Verfahren bestimmt wieder, ob dies die geeignete Gewichtsverteilung auf der Grundlage der von den Sensoren empfangenen Informationen ist und stellt demgemäß ein. Das Verfahren wird während des gesamten Einsatzes des Geräts fortgesetzt, wobei das Verteilungssystem 50 fortlaufend die Gewichtsverteilung und die Abwärtskraft an den Flügeln und den Reiheneinheiten je nach Bedarf einstellt. Außerdem sollte erkannt werden, dass die intelligente Steuerung schnell die Sensorinformationen empfängt, derart, dass die Gewichtsverteilung und/oder die Abwärtskraft schnell eingestellt werden können (z. B. alle 5 Millisekunden oder weniger wird eingestellt).
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Die 8–12 zeigen zusätzliche Ausführungsbeispiele eines Gewichtsverlagerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. 8 zeigt eine Rückansicht eines Pflanzers 500 mit zentralen Behältern 502, die an dem zentralen Werkzeugbalken 504 angeordnet sind. Ein erster und ein zweiter Flügel 506, 508 erstrecken sich von dem zentralen Werkzeugbalken 504 aus nach außen. Die Abwärtskraftzylinder 510 sind schwenkbar zwischen dem zentralen Werkzeugbalken 504 und den Flügeln 506, 508 eingebunden. Die Zylinder können elektrische Zylinder, pneumatische Zylinder, hydraulische Zylinder oder dergleichen sein. Die Zylinder müssen genügend stark sein, um eine Abwärtskraft (sowohl positiv als auch negativ) auf die Flügel zu liefern. Der Pfeil 514 zeigt die Kraft von dem Gewicht des Materials in den Behältern. Die Pfeile 516 zeigen, dass wenn die Zylinder 510 in der Richtung der Pfeile 516 ausgefahren sind, das Nettoergebnis eine Abwärtskraft auf den Flügeln 506, 508 ist, sodass eine zusätzliche Abwärtskraft auf die Flügel geliefert wird. Als Alternative dazu, wenn die Größe der Abwärtskraft verringert werden muss (negative Kraft) werden die Zylinder 510 in die entgegengesetzte Richtung der Pfeile 516 zurückgezogen, was für eine Hubkraft an den Flügeln sorgt.
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9 ist eine vergrößerte Rückansicht des Pflanzers 500 der 8. 9 zeigt eine Nahaufnahme der Behälter 502, während auch die Anordnung der Abwärtskraftzylinder 510 und der Arme 512 gezeigt wird.
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10 zeigt eine vergrößerte Rückansicht des Pflanzers 500 der 8, wobei eine Vielzahl von Reiheneinheiten 518 zusammen mit den Abwärtskraftzylindern 510 und dem Arm 512 gezeigt sind. Ähnlich wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Pflanzer 500 entweder das Regel- oder Steuergewichtsverteilungssystem der vorliegenden Erfindung enthalten. Die Reiheneinheiten 518 und die zentralen Behälter 502 können eine Vielzahl von Sensoren enthalten, die sich auf den Druck oder das Gewicht der Einheiten, die Bodencharakteristika, die Saatguttiefe, die Furchentiefe, Verdichtung und dergleichen beziehen. Die Sensoren sind mit einer intelligenten Steuerung und eventuell auch mit einem Steuersystem in einem Traktor verbunden, der den Pflanzer zieht. Bei dem Regelsystem empfängt die intelligente Steuerung die Informationen von der Vielzahl von Sensoren auf einer Echtzeitbasis und stellt die Größe der von den Zylindern 510 bereitgestellten Abwärtskraft automatisch ein, um die Bodencharakteristika, die sich ändernden Gewichte des Pflanzers und die Saatguttiefenerfordernisse zu berücksichtigen. In dem Steuersystem werden die von den Sensoren gesammelten Daten von dem Steuerungssystem empfangen, das die Informationen der Bedienungsperson/dem Bauer anzeigt. Die Bedienungsperson ist dann in der Lage, die Parameter des Steuerungssystems einzustellen, um die Größe der Abwärtskraft auf dem oder den Flügeln einzustellen, um den Bedingungen Rechnung zu tragen.
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Die 11 und 12 zeigen weitere Ansichten des Gewichtsverlagerungssystems und Gewichtsverteilungssystems des bisher beschriebenen Ausführungsbeispiels. Es ist zu beachten, dass die Systeme elektrische Leitungen, hydraulische Verbindungen, pneumatische Verbindungen und dergleichen enthalten können, um die Sensoren, Zylinder und Bauteile des Systems mit Energie zu versorgen und zu steuern.
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Daher wurden ein Gewichtsverteilungssystem für ein Gerät und ein Verfahren zur Verwendung offenbart. Die vorliegende Erfindung erwägt zahlreiche Variationen, Optionen und ist nicht auf diese speziellen Ausführungsbeispiele, die hier beschrieben wurden, beschränkt. Beispielsweise können die Anzahl der Sensoren und die Arten der Sensoren gemäß dem Typ des verwendeten Geräts variiert werden. Ferner können mehr Zylinder zwischen dem zentralen Werkzeugbalken und den Flügeln und auch an den Flügeln bereitgestellt werden, um die Reiheneinheiten individuell einzustellen. Daher kann ein Sensor zwischen einem Flügelbalken 29 und einer Reiheneinheit 34 derart vorgesehen sein, dass bei den einzelnen Reiheneinheiten die Abwärtskraft für die Reiheneinheit je nach Bedarf eingestellt werden kann. Weitere Änderungen sind Teil der vorliegenden Erfindung.
