JP2018504932A - 農業機械 - Google Patents

Abstract

農業機械は、植物原料の生物分解性または消化率を増進させるために植物原料を加工するための植物加工装置を含む。植物加工装置は、ドラム軸（Ｘ）を中心に回転可能である円筒ドラム（１０）、ドラム軸を中心にドラムを回転させるための回転駆動装置（１２）、ドラムの周縁の少なくとも一部の周りに延在する湾曲した外郭（２０）を備える。加工チャネル（２２）は、円筒ドラムの外面と外郭の内面との間に提供され、加工チャネルは、入口端（２２ａ）および出口端（２２ｂ）を有する。使用中、植物原料は、円筒ドラムの回転によって、入口端から出口端に、加工チャネルを通して移送される。ドラム（１０）は、その外面上に、第１の作業要素の組（１６）を有し、また、外郭（２０）は、その内面上に、第２の作業要素の組（３０）を有し、前記第１および第２の作業要素の組は、加工チャネルを通して供給されるように、植物原料を加工するように構成される。

Description

本発明は、植物原料の生物分解性を増進させ、かつ、例えば生物ガスなどのバイオ燃料の生産のために植物原料をバイオマス原料としてより有益にするため、あるいはまた、牛および他の動物用の飼料として使用される場合、植物原料の消化率を増進させるために、例えば、草および類似の農業原料などの、植物原料を加工するための植物加工装置を含む、農業機械に関する。

草（イネ科型草本）および類似の植物原料は、それらが耕作地、ならびに、例えば他の植物がよりうまく生長し得ない高地といった草地および限界地域においても、素早く簡単に生長し得るため、潜在的に有用なバイオ燃料源である。路傍などの場所で生長する草も、潜在的に有用なバイオマス原料であるが、刈り取られた草は、通常は堆肥にされるか一般都市廃棄物として扱われる。

生長した草は、収穫され得、例えば、嫌気性生物分解の過程によって、バイオ燃料を生成するために使用され得る。しかしながら、バイオ燃料源としての草の有用性は、細胞壁のリグニンの存在によって制限され、リグニンは、他の細胞壁構成要素、特にセルロースおよびヘミセルロースへの生物分解酵素のアクセスを減少させる。

草および類似の植物原料の生物分解性は、酸またはアルカリ処理、アンモニアおよび尿素での処理、真菌処理、水蒸気爆発、ならびに物理的研磨および粉砕を含む、いくつかの異なる手段で促進され得る。本発明は、本明細書において「表皮剥脱（ｅｘｃｏｒｉａｔｉｏｎ）」と呼ばれる過程による植物原料の物理的処理に特に関し、これは、酵素にセルロースおよびヘミセルロース原料へのアクセスを提供するために草藁のリグニン構造を壊すことを伴うが、草のさらなる取り扱いおよび収集をより難しくする、草の藁構造を完全に分解することはない。

バイオマス作物を収穫し調整するためのヘッダーデバイスは、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０２１６４９９Ａ１号および国際公開第２０１３／０６７１１９Ａ１号において説明されている。両ヘッダーデバイスは、ローラ間のニップを通過するに従い作物原料を曲げる外側に延在する縦溝を有する、一対の反対方向に回転するローラを備える調整デバイスを含む。このような調整デバイスは、植物原料のリグニンを十分に壊さないため、草および類似の作物で有効ではない。

本発明の目的は、植物原料の生物分解性を増進させ、かつ、例えば生物ガスなどのバイオ燃料の生産のために植物原料をバイオマス原料としてより有益にするため、あるいはまた、牛および他の動物用の飼料として使用される場合、植物原料の消化率を増進させるための、例えば、草および類似の農業原料などの、植物原料を加工するための植物加工装置を含む、農業機械を提供することである。

本明細書において使用される用語「農業機械（ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍａｃｈｉｎｅ）」は、例えば、作物が収穫される時、または収穫された作物原料の取入れおよび積込みの間中に、植物原料を現場で加工するために使用される機械を主として意味する。しかしながら、用語「農業機械」は、収穫後に植物原料を加工するため、および動物への加工された植物原料の給餌前または給餌中に使用される機械も包含することが意図される。通常、農業機械は、移動可能であり、田畑の作物原料のある位置に動かされることが可能である。しかしながら、農業機械は据え付けられていてもよい。いくつかの場合において、農業機械は、いくつかの他の作業を実行中、植物原料を加工するように構成され得る。例えば、農業機械は、作物原料を収穫するための収穫機構を含み得るか、または関連付けられ得、かつ、それが収穫されるに従い植物原料を加工するように構成され得るか、または、農業機械は、加工された植物原料をベール梱包するためのベーラーを含み得、または、農業機械は、収穫された植物原料を収集し、加工し、かつ積み込む積込貨車を備え得る。

本発明の一態様により、植物原料の生物分解性または消化性を増進させるように、植物原料を加工するための植物加工装置を含む農業機械が提供され、植物加工装置が、ドラム軸を中心に回転可能な円筒ドラムと、ドラム軸を中心にドラムを回転させるための回転駆動装置と、ドラムの周縁の少なくとも一部の周りに延在する湾曲した外郭とを備え、加工チャネルが、円筒ドラムの外面と湾曲した外郭の内面との間に提供され、加工チャネルが入口端および出口端を有し、それによって、使用中、植物原料が、円筒ドラムの回転によって、入口端から出口端に、加工チャネルを通して移送され、ドラムが、その外面上に、第１の作業要素の組を有し、外郭が、その内面上に、第２の作業要素の組を有し、第１および第２の作業要素の組が、植物原料を、それが加工チャネルを通して供給される時に、加工するように構成されている。

植物加工装置は、本明細書において表皮剥脱装置とも呼ばれ、植物原料の生物分解性を増進させ、かつ、バイオ燃料の生産のために植物原料をバイオマス原料としてより有益にするため、または、牛および他の動物用の飼料として使用されることができるように、植物原料の消化率を増進させるため、例えば、草および類似の農業原料などの、植物原料を加工するように構成される。

例えば刈り取られた草などの植物原料が加工チャネルを通して供給されると、植物原料は、それらが互いの上を通過する時、作業要素によって激しい機械加工を被る。植物原料の藁は、それらがドラムと外郭との間で加工チャネルを通って引き出されるように、作業要素によって圧搾され引き離されもする。これは植物原料のリグニンを壊し、それにより、続いての嫌気性生物分解過程において、生物分解酵素は、植物原料内のセルロースおよびヘミセルロース原料に接近することが可能となり、したがって、バイオ燃料の効率的生産を可能にし、飼料として使用される場合、植物原料の消化性を増進させる。作業要素のそれぞれの組間の隙間は、加工された植物原料の後続の収集および荷扱いで問題が発生することを回避するために、茎を小片に細断することを最小化するように注意深く制御される。

加工チャネルの幅（ドラムの軸に対して半径方向に）は、入口端から出口端へ減少することが、有利である。これは、入口端から出口端へと加工チャネルを貫通するように、植物原料が、作業要素によって機械作業の増加するレベルを受けることを確実にする。幅は、入口端における約１０ｃｍから出口端における約０ｃｍに狭くなり、作業要素の先端は、加工チャネルに植物原料がない場合、互いに押し付け合うことが、好ましい。あるいは、機械的停止部は、作業要素の先端が接触することを防止するために提供されてもよい。この機械的停止部は、加工チャネルの最小幅を制御するように調整可能であり得る。

植物原料が加工チャネル内にある場合、植物原料は、押付力に対して外郭をドラムから押し離してもよく、それによって、チャネルの幅は、加工チャネルを通して引かれるように、植物原料が作業要素の先端間で通過することを可能にするように若干増加してもよい。

１つの好ましい実施形態において、外郭は部分的に円筒状であり、ドラムの円筒状面および外郭は同軸ではなく、それによって、加工チャネルの幅は、入口端から出口端へと狭くなる。ドラムの円筒状面および外郭の軸は、互いにほぼ平行であることが好ましい。あるいは、外郭は別の湾曲形状を有してもよいか、または、疑似湾曲形状を有してもよい（例えば、異なる角度で、複数の平面要素の組からなってもよい）。

ドラムは、Ｒ１が範囲３０〜１００ｃｍ、好ましくは、４０〜６０ｃｍにある場合、第１の有効半径Ｒ１を有することが、有利である。外郭が円筒状である場合、ドラムは、Ｒ２がＲ１より大きい、第２の有効半径Ｒ２を有することが好ましい。通常、Ｒ２〜Ｒ１は、範囲０〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍにある。

外郭とドラムとの相対位置は、作業程度が調整されることを可能にするように、かつ／または、様々な植物原料に対して装置を最適化するように、調整可能であることが有利である。外郭は、表皮剥脱装置を通して植物原料の供給量に応えて、外郭がドラムの方へ、かつドラムから離れるように移動することを可能にする、懸架システムに据え付けられることが好ましい。懸架システムは、外郭の位置がドラム軸に対して半径方向かつ／または接線方向に調整されることを可能にし、加工チャネルのサイズおよび形状が変えられるように、調整可能であることが好ましい。懸架システムは、出口端における外郭の移動が入口端における移動より小さくできるように、外郭の出口端に面して配置されているピボット点の周りに外郭の枢動移動が可能になるように構成されることが好ましい。あるいは、ピボット点は、外郭の移動が加工チャネルの入口端より出口端において大きくできるように、外郭の入口端に面して配置されてもよい。植物原料に及ぼされた圧力は、ピボット点が入口端に近づけられる場合、より大きくなり得る。

植物加工装置は、ドラムと外郭とを互いに向かって押し合うための押圧機構を含むことが好ましい。押圧機構は、押圧力を調整するための調整機構を含むことが好ましい。調整機構は、例えば、油圧式アクチュエータまたは機械式アクチュエータなど、アクチュエータを含み得る。

作業要素の第１の組は、ドラムの円筒状面から外側に延在する、リブの組を備えることが、有利である。作業要素の第２の組は、外郭の湾曲した面から内側に延在する、リブを備えることが、有利である。

リブの第１の組は、ドラムの面上に、好ましくは０°〜３５°の範囲の螺旋角で、螺旋状に配列されているのが好ましい。リブの第２の組は、外郭の面上に、好ましくは０°〜３５°の範囲の螺旋角で、螺旋状に配列されているのが好ましい。したがって、リブの第１および第２の組はそれぞれ、大きな勾配に対応する、相対的に浅い螺旋角を有する。螺旋角が０°ということが起こる場合には、リブは、ドラム／外郭の長手方向軸に対して直線かつ平行であることになる。

作業要素の第１および第２の組は、リブの２つの組が互いに交差することができるように、異なる螺旋角に設置されることが好ましい。これは、植物原料にかけられた圧力が非常に高い所にわたってリブが交差する、それぞれの点において「ニップ」を提供し、かつ、カーディング効果と同様の効果を植物原料にもたらす。作業要素が交差するニップは、ドラムが回転し、その結果、リブの全区間にわたり植物原料を加工するように、リブの区間に沿って移動する。螺旋状の作業要素は、スワースを形成するために、植物原料をドラムの中心に向かって内側に引くことも可能にする。

外郭は、作業要素を有しない入口端に隣接する入口部を含み、植物原料が加工チャネルにより簡単に供給されることを可能にすることが、有利である。これは、植物原料を加工チャネルに導くことをより簡単にする。外郭は、作業要素を有しない出口端に隣接する出口部も有し、加工された植物原料がより簡単に加工チャネルを離れることを可能にする。結果として、植物原料が加工チャネルを通過する速度は、出口部において、ほぼドラムの周速度まで増加し得る。これは、植物原料をスワース内に形成し、または、ガイドプレートを使用して植物原料を広く行き渡らせることを可能にする。

ドラムは、作業要素を越えて半径方向に外側に向かって延在する駆動要素を含み得、任意選択で、外郭は、ドラムの回転中、駆動要素を収容する複数のスロットを含み得る。駆動要素は、植物原料を集め、それを加工チャネルに供給することを促進する。

植物加工装置は、植物原料を加工チャネルに供給または無理に押し込む、少なくとも１つの供給ローラを含み得る。

植物加工装置は、植物原料が加工チャネルに供給される前に、植物原料から小石および他の不要な破片を分離するため、加工チャネルの入口端に隣接して配置された捕捉デバイスを含み得る。

ある実施形態において、農業機械は、植物原料を収穫し、植物原料を加工するための装置に植物原料を供給するための、収穫機構を含む。

収穫機構は、複数の回転カッターを含むことが有利である。収穫機構は、植物原料を加工するための植物加工装置に刈り取られた植物原料を供給するための供給機構を含むことが、好ましい。

別の実施形態において、加工された植物原料をベール梱包するためのベーラーを含む、農業機械。

別の実施形態において、加工された植物原料を、例えば運搬貨車に積み込むための積込機を含む、農業機械。

本発明の特定の実施形態は、以下の添付図面に関連する例として、ここで説明されることになる。

本発明の第１の実施形態による、植物加工装置（本明細書において、表皮剥脱装置とも呼ばれる）を含む農業機械の側面図である。 表皮剥脱装置が第２の構成にある、図１に示される農業機械の側面図である。 図２に拡大して示される農業機械の一部を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態による、表皮剥脱装置を含む農業機械の側面図である。 図３に拡大して示される農業機械の一部を示す側面図である。 後方から見られる、図１に示される農業機械の等尺図である。 本発明の第３の実施形態による、表皮剥脱装置を含む農業機械の側面図である。 本発明の第４の実施形態による、表皮剥脱装置を含む農業機械の側面図である。 本発明の第５の実施形態による、表皮剥脱装置を含む農業機械の側面図である。 本発明の第６の実施形態による、表皮剥脱装置を含む農業機械の等尺正面図である。 図８に示される農業機械の等尺後面図である。 図１１と異なる構成における、図８に示される農業機械の側面図である。 図１０と異なる構成における、図８に示される農業機械の側面図である。

図１、２、２ａおよび４に示される農業機械２は、加工された植物原料がバイオ燃料源または動物用飼料として使用するのに適しているように、刈り取られた植物原料（または「バイオマス」）を加工するための表皮剥脱装置４（または「植物加工装置」）を含む、草および類似の作物を刈り取るための草刈機を備える。特定の実施形態において、表皮剥脱装置４は、刈り取られた植物原料を、生物ガス反応器における生物分解に適するようにするために、処理する。

この実施形態において、草刈機２は、一対の回転カッター６（１つのみ回転カッターが示されている）、上および下ガイドプレート７ａ、７ｂ、および、インターリーブ型粉砕構造１１の一対の逆回転ローラ１０を備えるローラ調整器８も含む。回転カッター６およびローラ調整器８は、従来的であり、したがって、さらなる詳細は説明されない。回転カッター６は、例えば草などの農業作物を刈り取るように構成され、次に、ローラ調整器８は、ガイドプレート７ａ、７ｂ間の刈り取られた植物原料を、さらなる加工のための表皮剥脱装置４に供給する。植物原料を供給する間、ローラ調整器８は、草の茎を砕いて曲げることによって、植物原料を調整する。しかしながら、調整過程は、植物原料の生物分解性にいかなる影響も与えない。

表皮剥脱装置４は、ドラム軸Ｘを中心に回転するために据え付けられる円筒ドラム１０を含む。回転駆動装置１２は、矢印Ａによって示される方向にドラム１０を回転させるために提供される。ドラム１０は、その円筒状面１４上に、複数の作業要素１６を含む。この実施形態において、作業要素１６は、それぞれのチャネル部１８が、ドラム１０の面からほぼ半径方向に延在する２つの作業要素１６（図２ａ参照）を提供できるように、ドラムの円筒状面１４に取り付けられているＵ型チャネル部１８を備える。作業要素１６は、以下に説明されるように、代替的に他の形態を取り得る。作業要素１６は、図４に示されるように、ドラム１０の周りに螺旋状に延在し、この実施形態において、ドラム１０の反対端に位置付けられる、２つの反対側螺旋部１６ａ、１６ｂを備える。結果として、作業要素１６ａ、１６ｂは、スワースを形成するために、ドラムが回転するように、ドラム１０の中心に向かって、刈り取られた植物原料を引くように構成される。

表皮剥脱装置４は、円筒ドラム１０の周縁の一部の周りに延在する、部分的に円筒状の外郭２０も含む。この実施形態において、外郭２０は、ドラム１０の下に位置し、その周縁のほぼ３分の１の周りに延在する。外郭２０は、円筒ドラム１０の面に向かって押されるが、ドラム１０の円筒状面と外郭２０との間で加工チャネル２２を提供するために、植物原料の供給量によって、ドラムから若干分離されることができる。この加工チャネルは、植物原料がローラ調整器８によって供給される入口端２２ａ、および、加工された植物原料が表皮剥脱装置４を出て行く出口端２２ｂを有する。刈り取られた植物原料は、矢印Ａの方向にドラム１０が回転することによって、入口端２２ａから出口端２２ｂに加工チャネル２２を通って運ばれる。この実施形態において、表皮剥脱装置は、刈り取られた植物原料がドラム１０の下を通過する、アンダーシュート構成を有することは、留意され得る。

外郭２０は、ピボット２６によって１つの端で支持される、フレーム２４によって支持される。これは、加工チャネル２２に植物原料を収容するために、外郭２０が、ドラム１０に向かって、またドラム１０から離れてピボット点Ｐを中心に枢動することを可能にする。調整器２８を備える押圧機構は、フレーム２４の反対端に取り付けられ、外郭２０にかけられる押圧力を調整することを可能にする。この実施形態において、調整器２８は、油圧式アクチュエータを備える。しかしながら、任意の他の適する調整器が代わりに使用されてもよい。例えば、機械式アクチュエータまたはスプリングが使用されることができる。

ピボット２６は、ピボット点Ｐの位置が、ドラムに対して半径方向および接線方向ともに調整されることが可能で、かつ、加工チャネル２２のサイズおよび形状の両方が調整されることが可能なように、調整可能であることが好ましい。通常、ピボット点Ｐは、ドラム１０の円筒状面１４および外郭２０の円筒状面が同軸でないように、位置付けられ、加工チャネル２２の半径方向サイズが入口端２２ａから出口端２２ｂへと減少するようになることが好ましい。これにより、刈り取られた植物原料は、それが加工チャネル２２を通って移動するように、増加する加工レベルを受容することを、確実にする。ピボット点Ｐは、加工チャネル２２の半径幅が、入口端２２ａにおけるほど出口端２２ｂにおいて変化しないように、加工チャネル２２の出口端に近い外郭の端に向かって位置付けられるのが、好ましい。

円筒状外郭２０は、その内面上に、一組の作業要素３０を含む。この実施形態において、それぞれの作業要素３０は、それぞれのチャネル部３２が、外郭２０の面からほぼ半径方向に延在する２つの作業要素３０（図２ａ参照）を提供できるように、外郭２０の円筒状面に取り付けられているＵ型チャネル部３２を備える。作業要素３０は、以下に説明されるように、代替的に他の形態を取り得る。

この実施形態において、作業要素３０は、１つの端から他の端へと外郭２０に沿って長手方向に延在する。代わって、作業要素３０は、外郭２０に沿って螺旋状に延在してもよい。いずれかの例において、ドラム１０上の第１の作業要素１６の組および外郭２０上の第２の作業要素３０の組は、作業要素の２つの組が互いに交差することができるように、異なる螺旋角に設置されることが好ましい。その結果、隣接する作業要素間のニップは、ドラム１０が回転するように、作業要素１６、３０の区間に沿って移動する。

上に説明された実施形態において、ドラム１０には、螺旋状の作業要素１６が設けられ、外郭２０は長手方向に延在する作業要素３０を有し、すなわち、作業要素３０は、円筒状外郭の長手方向軸を通過する平面にある。代わって、ドラム１０は長手方向の作業要素１６を担持してもよいが、外郭２０には螺旋状の作業要素３０が設けられる。

より一般的に表現すると、ドラム１０および外郭２０のそれぞれは、螺旋状の作業要素のそれぞれの組が異なる螺旋角を有する、一組の螺旋状の作業要素１６、３０を含む。結果として、作業要素１６、３０の２つの組は、互いに交差する。作業要素がそれぞれの支持面（すなわち、ドラム１０または外郭２０）に沿って長手方向に延在する特殊な場合において、これらの作業要素は螺旋状と見做されてもよいが、０°の螺旋角を持つ。螺旋状の作業要素１６、３０のそれぞれの組は、０°〜３５°の螺旋角を有することが、好ましい。

円筒ドラム１０は、作業要素１６の先端で測定された、有効半径Ｒ１を有し、部分的円筒状の外郭２０は、作業要素３０の先端で測定された、Ｒ２がＲ１より大きい、第２の有効半径Ｒ２を有する。通常、Ｒ１は、範囲３０〜１００ｃｍにあり、好ましくは４０〜６０ｃｍであり、また、Ｒ２〜Ｒ１は、範囲０〜２０ｃｍにあり、好ましくは５〜１５ｃｍである。既に述べられたように、ドラム１０および外郭２０は、作業要素１６、３０の先端間で測定された加工チャネル２２の半径方向幅が、加工チャネル２２の入口端２２ａから出口端２２ｂへと減少するように、同軸でないことが好ましい。例えば、幅は、通常、入口端２２ａにおける約１０ｃｍから出口端２２ｂにおける約０ｃｍへと減少し得る。作業要素１６、３０の先端は、加工チャネル内に植物原料がない場合、加工チャネル２２の出口端２２ｂで、またはその近くで、互いと押圧接触されることが、好ましい。代わって、機械的停止部（図示せず）が提供され得、作業要素１６、３０間の微小隙間を維持するために、ドラム１０に向かう外郭２０の移動を制限する。

任意に、表皮剥脱装置は、加工チャネルの入口端２２ａの上流側に供給隙間３６に隣接して取り付けられた捕捉デバイス３４を含む。この実施形態において、捕捉デバイス３４は、ピボット４０に据え付けられたスプリング搭載枢動可能プレート３８を備え、小石または他の物体がドラム１０と捕捉デバイス３４との間の隙間に供給される場合、ドラム１０から離れて押されることができる。これが起こる場合、捕捉デバイス３４は、物体が加工チャネル２２に入らないように、物体を解放するために開く。物体を解放した後、小石捕捉器３４は、加工チャネル２２内に刈り取られた植物原料を導き続けることができるように、手動またはバイアススプリング（図示せず）によるかのいずれかで、その原位置に戻され得る。捕捉デバイス３４は、外郭の位置がドラム１０に対して調整されるように、外郭２０と共に移動することができるように、フレーム２４上に枢動可能に据え付けられることが好ましい。代わって、捕捉デバイスは、油圧シリンダーによって作動されてもよい。

ガイドプレート７ａ、７ｂおよびオプションの捕捉デバイス３４（もし提供されれば）は、加工チャネル２２の入口端２２ａにおける供給隙間３６に植物原料を導く漏斗を形成する。

草刈機２を操作する方法は、次に説明されることになる。使用中、植物原料（例えば、草）は、回転カッター６によって刈り取られ、ローラ調整器８によって表皮剥脱装置４に供給され、加工チャネル２２の入口端２２ａにおける供給隙間３６の中に供給される。任意の小石および他の不要物体が小石捕捉器３４を通して排出された後、植物原料は、加工チャネル２２の入口端２２ａに供給され、その後、ドラム１０の回転によって、加工チャネル２２を通して運ばれる。

前述のように、ドラム１０上の螺旋状の作業要素１６は、作業要素の２つの組が互いに交差するように、外郭２０上の作業要素３０と異なる螺旋角で固定される。ドラム１０が回転すると、それぞれの作業要素の交差点は、その中心に向かってドラムに沿って長手方向に移動し、その結果、ドラム１０の端から離れて内側に植物原料を引き寄せる。作業要素１６、３０の２つの組が互いに通り過ぎると、それらは藁状の植物原料の面にあるリグニンを壊すが、植物原料を一片に細断することはない。

作業要素１６、３０の先端間で測定された、加工チャネル２２の半径方向幅は、入口端２２ａから出口端２２ｂへ減少し、その結果、植物原料が加工チャネル２２を通過すると、それは、リグニンをより完全に壊す、増加するレベルの機械的処理を受ける。加工チャネル２２の出口端２２ｂで、作業要素１６、３０の先端は、加工チャネル２２内に植物原料がなければ、互いに押し合うことが好ましく、その結果、作業要素の組は、はさみ状に互いに滑り合う。

植物原料が加工チャネル２２にある場合、植物原料は、ドラム１０および外郭２０に、加工チャネル２２の出口端２２ｂにおける隣接する作業要素１６、３０の先端間の小隙間を若干離して残すことを強いる。したがって、作業要素１６、３０は、植物原料を一片に切断しないが、面におけるリグニンを粉砕するために、植物原料の表面に激しい機械的作業を受けさせる。作業要素１６、３０によって植物原料にかけられた圧力は、アクチュエータ２８によって外郭フレーム２４にかけられた力を調整することによって、制御されることができる。機械的作業のレベルは、加工チャネル２２の形状を制御するために、ピボット２６の半径方向位置および／または軸位置を調整することによって制御されることもできる。

植物原料は、加工チャネル２２の出口端２２ｂに達すると、ドラム１０の連続回転によって表皮剥脱装置から排出される。作業要素３０は、加工された植物原料の排出を援助するために、外郭の出口部２２ｂにおいて外郭２０から任意に削除され得る。排出された植物原料は、ベーラー機械または積込貨車に供給され得、または代替的に、スワースとして地面に排出され得る。

本発明の第２の実施形態は、図３、３ａに示される。この実施形態において、農業機械２は、上述の第１の実施形態と同様であるが、ただし、下ガイドプレート７ｂおよび小石捕捉器３４は削除され、その代わりに、ガイド／供給ローラ４４は、表皮剥脱装置４の加工チャネル２２の入口端２２ａの上流に提供される。ガイド／供給ローラ４４は、植物原料を回転カッター６およびローラ調整器８から表皮剥脱装置４に導き、植物原料を加工チャネル２２の入口端２２ａの上流の供給隙間３６の中に供給するために、ローラ４４で回転する一組の供給プレート４６をその面上に有する。スクレーパデバイス４７は、ガイド／供給ローラ４４に付着するようになる植物原料を削ぎ落とすために、外郭２０の入口端からガイド／供給ローラ４４に向かって延在する。

この実施形態において、作業要素３０は、入口端２２ａと出口端２２ｂとの間の外郭２０の中心部に提供されるのみである。外郭２０は、作業要素が任意に提供されない入口部２０ａを含み、その結果、刈り取られた植物原料は、形成される妨害物もなく、簡単に加工チャネル２２の中に供給されることができる。外郭２０は、作業要素３０が任意に提供されない出口端２２ｂに隣接した出口部２０ｂも含み、その結果、加工された植物原料は、加工チャネル２２のこの部分を通って出口端２２ｂに向かって加速する。

本発明の第３の実施形態は、図５に示される。農業機械２のこの実施形態において、ローラ調整器は除去され、また、回転カッター６を担持するカッターバー（図示せず）は、刈り取られた植物原料を直接的に表皮剥脱装置４に供給するために、加工チャネル２２の入口端２２ａにおける供給隙間３６の近くに据え付けられる。外郭２０の位置は、この実施形態においても異なり、外郭２０は、ドラムの軸とその上先端との間の高さにおいてドラム１０の後方に配置されている、加工チャネル２２が、ドラム１０の下方の入口端２２ａから出口端２２ｂへと延在するように、ドラム１０の後方に移動方向に据え付けられる。ドラム１０および外郭２０は、前述のように作業要素１６、３０を担持する。外郭１０は、ピボット２６に据え付けられ、前述のように、押圧機構（図示せず）によってドラム１０に向かって押される。

この実施形態において、ドラム１０には、ドラム１０と共に回転し、ドラム作業要素１６の先端を越えて半径方向に外側に延在する、オプションの担持プレート５０が提供される。オプションのスロット５２は、ドラム１０が回転する時に担持プレート５０を収容するために、外郭２０において提供される。

使用中、ドラム１０は、矢印Ｃ（図５において時計回り）の方向に、その軸を中心に回転する。刈り取られた植物原料は、供給隙間３６の中に回転カッター６によって供給され、そこでは、回転する担持プレート５０によって一緒に集められ、加工チャネル２２の入口端２２ａの中に運ばれる。次に、刈り取られた植物原料は、加工チャネル２２の出口端から排出される前に、第１の実施形態に関して上述のように、作業要素１６、３０によって加工チャネル２２において加工される。

この実施形態において、表皮剥脱装置４は、加工された原料がドラム１０の下を通過する、アンダーシュート構成を再び有することが、留意されるべきである。

本発明の第４の実施形態が図６に示される。この実施形態では、表皮剥脱装置４が、そこでは刈り取られた植物原料がドラム１０の上部を越えて通過するオーバーシュート構成を有することを除き、農業機械２は、図５に示された第３の実施形態と同様である。外郭２０は、第３の実施形態に対して反転され、ドラム１０の背後に位置するピボット２６から上方に、ドラム軸Ｘとドラムの最上端との間の高さにドラム１０の正面に位置する、供給隙間３６までドラム軸Ｘの下に延在する。外郭２０は、そこを通って植物原料が入口端２２ａから出口端２２ｂまで運ばれる加工チャネル２２をもたらす。ドラム１０および外郭２０には、先に説明されたような作業要素１６、３０が備えられ、外郭２０は、例えば外郭２０の自由端に取り付けられた押圧機構または作動器（図示せず）によって、先に説明されたようにドラムに１０に向けて押圧される。ドラム１０に対する外郭２０の位置は、ドラム軸Ｘに対するピボット２６の位置を調整することによっても調整され得る。

本発明の第５の実施形態が図７に示される。この実施形態では、農業機械２は、ローラ調整器８が省略されていることを除き、図３および３ａに示された第２の実施形態と同様である。表皮剥脱装置４の加工チャネル２２の入口端２２ａの上流に、ガイド／供給ローラ４４が提供される。ガイド／供給ローラ４４は、ローラ４４により回転し、回転カッター６から、加工チャネル２２の入口端２２ａの上流の供給隙間３６の中に、植物原料を導き、共有する、一組の供給プレート４６をその面上に有する。他のあらゆる点において、この実施形態の農業機械２は、上述の第２の実施形態と同様である。

本発明の第６の実施形態が図８〜１１に示される。この実施形態では、農業機械２には、一組の回転カッター６と、ガイド／供給ローラ４４と、円筒状ドラム１０、および円筒状ドラム１０の周縁の上部の周りに延在する部分的に円筒状の外郭２０を備える表皮剥脱装置４と、を含む、草刈機が含まれる。この実施形態では、ガイド／供給ローラ４４は、刈り取られた植物原料をカッター６から拾い上げ、それを、オーバーシュート構成を有するドラム１０に移すように構成され、ガイド／供給ローラ４４およびドラム１０の回転方向は、図１０に矢印Ｃ、Ｄで示されている。ガイド／供給ローラ４４の下に位置するガイドプレート５５は、カッター６からドラム１０に刈り取られた植物原料を導くのに役立つ。

この実施形態では、ガイド／供給ローラ４４は、ローラ４４により回転し、回転カッター６から表皮剥脱装置４に、植物原料を導き、供給する、一組の供給プレート４６をその面上に有する。ガイド／供給ローラ４４のそれぞれの端に、それが回転するにつれて、ガイド／供給ローラ４４の中心に向かって内部に植物原料を引く、螺旋オーガフライト４８が提供される。

捕捉デバイス（図示せず）が、任意選択で、ガイド／供給ローラ４４とドラムとの間に位置し、カッター６によって投げ上げられた石または同様な物体を放出するように開かれ得る。捕捉デバイスは、手動で、または付勢バネもしくは油圧シリンダーによって、作動させられ得る。

この実施形態では、外郭２０は、３つの部分に長さ方向に分割され、それぞれの部分は、接続ロッド６２ａ、６２ｂの一部を含む懸架システム６０により両端において支持されており、それぞれの接続ロッドは、１つの端において外郭２０に、またもう一方の端において草刈機の枠６４に、枢動可能に接続されている。接続ロッド６２ａ、６２ｂ、外郭２０および枠６４は、４バーのリンケージを形成し、外郭２０をドラム軸Ｘの後ろに位置するピボット点Ｐを中心に回転させる。表皮剥脱装置４を通る植物原料の流れに反応した、ドラム１０に対する外郭２０の移動を可能にするのに、可変バネとして機能する油圧シリンダー６６を備える押圧機構が提供される。任意選択で、それぞれの接続ロッド６２ａ、６２ｂは、長さが調整可能であり（例えば、それぞれの接続ロッドが、引き締めネジまたは油圧シリンダーを備えてもよい）、ドラム１０に対する外郭２０の位置および向きにわたるさらなる制御をもたらしてもよい。

外郭２０は、油圧シリンダー６６によって円筒状ドラム１０の面に向けて押圧されるが、表皮剥脱装置４を通る植物原料の流れによってドラムからわずかに離され、ドラム１０の円筒状面と外郭２０の円筒状面との間に加工チャネル２２を設けることができる。この加工チャネル２２は、その中に植物原料がガイド／供給ローラ４４によって供給される入口端２２ａと、そこから加工された植物原料が表皮剥脱装置４を離れる出口端２２ｂとを有する。刈り取られた植物原料が、矢印Ｄの方向におけるドラム１０の回転によって、入口２２ａから出口端２２ｂまで、加工チャネル２２を通って運ばれる。

接続ロッド６２ａ、６２ｂが、調整可能であり、ピボット点Ｐの位置がドラムに対して半径方向にも接線方向にも調整されることを可能にさせ、それにより、加工チャネル２２のサイズおよび形状が調整されるようにすることが好ましい。普通、ピボット点Ｐは、ドラム１０の円筒状面１４および外郭２０の円筒状面が非同軸になるように、好ましくは、加工チャネル２２の半径方向サイズが、入口端２２ａから出口端２２ｂに小さくなるように、位置することになる。このことは、刈り取られた植物原料に、それが加工チャネル２２を通って移動するにつれて上がっていく加工レベルがもたらされることを確実にする。図１０では、そこにおいて、加工チャネル２２の半径方向サイズが入口端２２ａから出口端２２ｂにわずかに小さくなる第１の位置に、外郭２０が示される。図１１では、そこにおいて、加工チャネルを通る植物原料の流れが、外郭２０をドラム１０に対して反時計回りに回転させ、加工チャネル２２の半径方法サイズを、入口端２２ａから出口端２２ｂにより素早く小さくさせる、第２の位置に、外郭２０が示される。

ドラム１０は、その円筒状面上に、複数の作業要素１６を含む。この実施形態では、作業要素１６は、ドラムの円筒状面に取り付けられたＵ字形のチャネル部分を備え、それぞれのチャネル部分が、ドラム１０の面からほぼ放射状に延出する２つの作業要素１６を設けるようにする。作業要素１６は、代替的に他の形態を取ってもよい。この実施形態では、作業要素１６は、ドラム１０に沿って長手方向に延在する（すなわち、０°の螺旋角で）。

円筒状外郭２０は、その内面上に、一組の作業要素３０を含む。この実施形態では、作業要素３０は、０°〜３５°の範囲、通常約３０°の螺旋角で外郭２０に沿って螺旋状に延在する。したがって、ドラム１０上の第１の組の作業要素１６および外郭２０上の第２の組の作業要素３０は、２つの組の作業要素が互いに交差するように、異なる螺旋角に設定される。結果として、隣り合う作業要素間のニップは、ドラム１０が回転するにつれ、作業要素１６、３０の長さに沿って移動する。螺旋状作業要素１６、３０のそれぞれの組が、０°〜３５°の範囲の螺旋角を有することが好ましい。

上述の農業機械２の様々な修正は、もちろん実現可能であり、当業者には容易に明かになるであろう。したがって、保護範囲が本明細書に説明された農業機械の実施形態の正にその形態に限定されるよう意図されるものではないことが理解されるべきである。

例えば、外郭２０は、非円筒状であってもよく、またその代わりに、別の曲がった形状、例えば、放物線、楕円またはインボリュート形状を有してもよい。外郭２０はまた、別々に調整できるように異なるピボット上に据え付けられ得る、いくつかの外郭部分から成ってもよい。部分間に隙間が設けられ、異物が排出されるのを可能にしてもよい。作業要素１６、３０は、異なる形態も取り得る。例えば、作業要素１６、３０は、ドラム１０および／または外郭２０に施された粗面または輪郭面（ｐｒｏｆｉｌｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）から成ってもよい。面は、例えば、エキスパンドメタルまたは縞鋼板で作られてもよい。ドラム１０および外郭２０の面はまた、バーブ（ｂａｒｂ）で被覆されてもよい。このことは、植物原料にカーディング効果を及ぼすことになる。対替的に、ドラム１０および外郭２０の面は、植物原料を転がせて小さなロールにするように設計され得、収集および／または取り扱いをより簡単にする。

さらに、いずれの不可欠な修正の必要にも応じて、上述の様々な実施形態の特徴が、任意の適切な組合せにおいて結合され得ることが理解されるべきである。

具体的には、以下に限定するものではないが、表皮剥脱装置が草刈装置との組合せにおいて上述されているが、表皮剥脱装置が、代替的に、別の農業機械の一部を形成する可能性があり（例えば、それは、ベール梱包機械、ローダーワゴンまたは供給ミキサー機械の一部である可能性がある）、または、可動であるようにも（例えば、車輪上に据え付けられ）固定であるようにも設計されることが可能である独立型機械から成る可能性があることが留意されるべきである。

Claims (24)

1. 植物原料の生物分解性または消化率を増進させるように前記植物原料を加工するための植物加工装置を含む農業機械であって、前記植物加工装置が、ドラム軸を中心に回転可能である円筒ドラムと、前記ドラム軸を中心に前記ドラムを回転させるための回転駆動装置と、前記ドラムの周縁の少なくとも一部の周りに延在する湾曲した外郭とを備え、加工チャネルが、前記円筒ドラムの外面と前記外郭の内面との間に提供され、前記加工チャネルが入口端および出口端を有し、それによって、使用中、植物原料が、前記円筒ドラムの回転によって、前記入口端から前記出口端に前記加工チャネルを通して移送され、前記ドラムが、その外面上に第１の作業要素の組を有し、前記外郭が、その内面上に第２の作業要素の組を有し、前記第１および第２の作業要素の組が、前記植物原料を、それが前記加工チャネルを通して供給される時に加工するように構成されている、農業機械。
2. 前記加工チャネルの幅が、前記入口端から前記出口端へと減少する、請求項１に記載の農業機械。
3. 前記外郭が部分的に円筒状であり、前記ドラムの前記円筒状面および前記外郭が、同軸ではない、請求項２に記載の農業機械。
4. 前記外郭および前記ドラムの相対位置が調整可能である、請求項１から３までのいずれか一項に記載の農業機械。
5. 前記外郭が、前記外郭が前記ドラムに向かってまたそれから離れて移動することを可能にする懸架システムに取り付けられている、請求項４に記載の農業機械。
6. 前記外郭の位置が、前記ドラム軸に対して半径方向および／または接線方向に調整されることを可能にするように、前記懸架システムが調整可能である、請求項５に記載の農業機械。
7. 前記ドラムおよび前記外郭を互いに向かって押し合う押圧機構を含む、請求項５または６に記載の農業機械。
8. 前記押圧機構が、押圧力を調整するための調整機構を含む、請求項７に記載の農業機械。
9. 前記第１の作業要素の組が、前記ドラムの前記円筒状面から外側に延在する一組のリブを備える、請求項１から８までのいずれか一項に記載の農業機械。
10. 前記第２の作業要素の組が、前記外郭の前記湾曲した面から内側に延在するリブを備える、請求項１から９までのいずれか一項に記載の農業機械。
11. 前記第１のリブの組が、前記ドラムの前記面上に、０°〜３５°の範囲の螺旋角で螺旋状に配列されている、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の農業機械。
12. 前記第２のリブの組が、前記外郭の前記面上に、０°〜３５°の範囲の螺旋角で螺旋状に配列されている、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の農業機械。
13. 前記第１および第２の作業要素の組が、異なる螺旋角に設定されている、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の農業機械。
14. 前記外郭が、作業要素を有しない前記入口端に隣接する入口部分を含む、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の農業機械。
15. 前記外郭が、作業要素を有しない前記出口端に隣接する出口部分を有する、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の農業機械。
16. 前記ドラムが、前記作業要素を越えて半径方向外側に延在する駆動要素を含む、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の農業機械。
17. 前記外郭が、前記ドラムの回転中に前記駆動要素を収容する、複数のスロットを含む、請求項１６に記載の農業機械。
18. 植物原料を前記加工チャネルに供給する供給ローラを含む、請求項１から１７までのいずれか一項に記載の農業機械。
19. 前記加工チャネルの前記入口端に隣接して設置される捕捉デバイスを含む、請求項１から１８までのいずれか一項に記載の農業機械。
20. 植物原料を収穫して、前記植物原料を前記植物加工装置に供給するための収穫機構を含む、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の農業機械。
21. 前記収穫機構が、複数の回転カッターを含む、請求項２０に記載の農業機械。
22. 前記収穫機構が、前記植物加工装置に前記刈り取られた植物原料を供給するための供給機構を含む、請求項２０または請求項２１に記載の農業機械。
23. 前記加工された植物原料をベール梱包するためのベーラーを含む、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の農業機械。
24. 前記農業機械が、前記加工された植物原料を積み込むための積込貨車を備える、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の農業機械。