PL245201B1 - Urządzenie do precyzyjnego usuwania chwastów, zwłaszcza w uprawach szeroko-rzędowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do precyzyjnego usuwania chwastów, zwłaszcza w uprawach szeroko-rzędowych, mające zastosowanie w szczególności jako element układów do pielenia montowanych w robotach autonomicznych. Urządzenie charakteryzuje się tym, że element roboczy stanowi element tnący (1) zamocowany na ramieniu (3) za pośrednictwem trzpienia (2), gdzie ramię (3) zamontowane jest obrotowo do ramy mechanizmu (6) w osi łącznika (5) i połączone jest z napędem (4) elementu roboczego za pomocą cięgła (8), natomiast w obszarze pracy ramienia (3) do ramy mechanizmu (6) zamontowane są zderzaki (7), przy czym oś łącznika (5) jest w przybliżeniu prostopadła do podłoża i korzystnie przecina linię rzędu (11) uprawianych roślin, a kierunek wypadkowej siły oporu skrawania elementu tnącego (1), wynikającej z ruchu postępowego pielnika, korzystnie przecina oś łącznika (5), natomiast krawędź tnąca elementu tnącego (1) położona jest względem osi łącznika (5) i rzędu (11) uprawianych roślin w taki sposób, że w pozycji omijania rośliny LP szerokość obrabianego pasa jest mniejsza niż szerokość obrabianego pasa w pozycji roboczej LA.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do precyzyjnego usuwania chwastów, zwłaszcza w uprawach szeroko-rzędowych, mające zastosowanie w szczególności jako element układów do pielenia montowanych w robotach autonomicznych. Dziedzinę techniki stanowią pielniki oraz innego typu narzędzia wykorzystywane w rolnictwie do pielęgnacji upraw, montowane zarówno w robotach autonomicznych, ciągnikach rolniczych, jak i innych maszynach roboczych.

W stanie techniki znanych jest wiele konstrukcji pielników wykorzystywanych do prac pielęgnacyjnych, zwłaszcza międzyrzędzi, które mają na celu niszczenie chwastów.

Z niemieckiego dokumentu patentowego DE4205231A1 znane jest urządzenie do uprawy gleby, w szczególności do mechanicznego usuwania chwastów, składające się z uchwytu, dwóch narzędzi do uprawy gleby umieszczonych obok siebie w kierunku jazdy, z których każdy może być odchylany bocznie na zewnątrz za pomocą urządzenia napędowego, oraz urządzenie sterujące do sterowania urządzeniem napędowym, gdzie urządzenie sterujące posiada czujnik ultradźwiękowy, podczerwony, laserowy, radarowy lub podobny, umieszczony w uchwycie z czujnikiem do wykrywania nasadzeń. Wynalazek charakteryzuje się tym, że sąsiednie w położeniu roboczym narzędzia do uprawy gleby posiadają przednią krawędź roboczą biegnącą w kierunku jazdy oraz tylną krawędź robocza biegnąca w pewnej odległości od niej oraz boczną krawędź tnącą łączącą przednią i tylną krawędź roboczą - ponadto narzędzia do uprawy gleby znajdują się każdorazowo na końcu dźwigni obrotowej biegnącej w przybliżeniu równolegle do kierunku jazdy, których drugie końce każdorazowo mogą obracać się wokół pionowych osi skrętu, przy czym osie skrętu w kierunku jazdy znajdują się przed narzędziami uprawowymi i są od siebie oddalone w uchwyt - są tak rozmieszczone, że narzędzia do uprawy gleby na początku ruchu roboczego wykonują ruch do tyłu i na zewnątrz od położenia roboczego do położenia obrotowego.

Z dokumentu patentowego FR2589033A1 znane jest natomiast urządzenie umożliwiające spulchnianie gleby pomiędzy korzeniami bez ryzyka uszkodzenia zakopanych części materii roślinnej. Ponadto wynalazek rozwiązuje problem poddawania wielokrotnemu zginaniu przewodów doprowadzających pod ciśnieniem płyn do elementów sterujących narzędzia rolniczego, co mogłoby być źródłem pęknięcia wspomnianych przewodów. Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór sterujący podnośnikiem ustawiającym ostrze w położenie robocze jest nieruchomo przymocowany do ramy urządzenia. Sterowanie wspomnianym zaworem suwakowym odbywa się za pomocą krzywki obracającej się na wale równolegle do piasty krzywki obracającej się na wale równolegle do pionowego wału obrotowego narzędzia rolniczego, gdzie wspomniana krzywka zawiera szczelinę, przez którą swobodnie przechodzi wał i której obwód odpowiada okrągłemu kształtowi, który jest koncentryczny z wałem.

W innym dokumencie patentowym RU2619280C1 ujawniono sekcję narzędzia do upra wy gleby w rzędowych siewach roślin uprawnych, która składa się z korpusów roboczych, z których każdy posiada motykę zamocowaną na stojaku obrotowym i umieszczoną pod kątem do kierunku ruchu. Listwy obrotowe montowane są na poprzeczce zamontowanej na belce sterującej, z zachowaniem odległości pomiędzy osiami regałów równej odległości pomiędzy granicami obszaru ochronnego roślin. Poprzeczka mocowana jest do belki z możliwością zmiany położenia poprzez ruch do przodu i do tyłu za pomocą śrub. Łożyska zębatki obrotowej są przymocowane do poprzeczki. W górnej części obrotowe stojaki posiadają dźwignie sterujące umieszczone równolegle do zewnętrznej krawędzi łopaty. Dźwignie sterujące są zamocowane zawiasowo do cylindrów hydraulicznych dwustronnego działania, sterowanych za pomocą rozdzielacza hydraulicznego przez operatora z panelu sterowania.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US3735816 znany jest prętowy chwastownik składany z napędem, który posiada ramę nośną drabinkową, poziomą, złożoną z dwóch belek różnej długości, połączonych łącznikami prostopadłymi do nich. Rama zaopatrzona jest w układ zawieszenia na ciągniku, złożony z dwóch płaskowników mocowanych poziomo do belki dłuższej i dwóch płaskowników pionowych z otworami u góry, z pręta przeprowadzonego przez wszystkie płaskowniki i dwóch zastrzałów usztywniających płaskowniki pionowe. Pod spodem ramy jest przekładnia kątowa do przekazania napędu z ciągnika na wałek kwadratowy, ułożyskowany poniżej poziomu ramy we wspornikach mocowanych do belki dłuższej, a napęd przekazany jest poprzez przekładnię łańcuchową zamontowaną w płaskiej skrzynkowej obudowie.

Z innego amerykańskiego opisu patentowego, oznaczonego nr US4206814, znane jest natomiast urządzenie pielące na płozach, zaopatrzone w pielące listwy rozstawione w kształcie litery V, które posiada belkę nośną, do której zamocowane są koła wspornikowe oraz zespoły dwupłozowe z lewej i prawej strony osi symetrii, przy czym zespoły te stanowią rozstawione płyty prostokątne, które zamocowane są przy pomocy słupków, poprzez gniazda, do belki nośnej widełkowymi obejmami. Przez płyty płozo we przeprowadzony jest kwadratowy wałek napędzany z ciągnika, poprzez przekładnię kątową i przekładnię łańcuchową, umieszczoną w płaskiej, skrzynkowej obudowie zamocowanej do jednej z płyt płozowych.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.313495 znany jest pielnik ciągnikowy uniwersalny, który jest zawieszany z tyłu ciągnika. Składa się z osi, belki elementów pielących, łączników, łożysk ślizgowych, zawiasów, sworzni, ramy wraz z platformą i siedzeniem pielącego, trzypunktowego układu zawieszenia do zamontowania na ciągniku, rączek sterowania belką elementów pielących oraz narzędzi pielących. Podstawowym nowym rozwiązaniem w maszynie rolniczej tego typu jest zastosowanie połączenia osi z belką elementów pielących za pomocą czterech łączników na osi za pomocą łożysk ślizgowych i sworzni a przy belce elementów pielących za pomocą czterech zawiasów oraz takiej samej ilości sworzni. W rozwiązaniu tym łączniki w miejscu połączenia z osią mogą przy pomocy łożyska wykonywać ruch wahadłowy (góra-dół), oraz ruch w płaszczyźnie poziomej na sworzniach. Połączenie zawiasowe belki elementów pielących z łącznikiem umożliwia ruch belki elementów pielących w płaszczyźnie poziomej, ponieważ sworzeń zawiasowy przy belce elementów pielących przechodzi przez zawias pionowo.

Przedmiotem zgłoszenia patentowego nr P. 419022 jest pielnik rzędowy posiadający sekcje robocze z narzędziami pielącymi, połączonymi w płaszczyźnie pionowej z ramą za pomocą czworobocznego elementu przegubowego, w którym każda sekcja robocza jest połączona z jednym czworobocznym elementem przegubowym. Czworoboczny element przegubowy składa się z dwóch czworoboków przegubowych równoległych względem siebie w płaszczyźnie pionowej, przy czym pierwszy czworobok przegubowy składa się ramion poziomych, połączonych obrotowo z ramionami pionowymi, do których również obrotowo, w płaszczyźnie pionowej przymocowany jest pierwszy siłownik, zaś drugi czworobok przegubowy składa się z ramion poziomych połączonych obrotowo z ramionami pionowymi, a naprzeciwległe ramiona pionowe oraz czworoboków przegubowych są połączone obrotowo poziomymi segmentami łączącymi, zaś górne ramiona poziome czworoboków przegubowych są połączone z drugim siłownikiem połączonym z zestawem sterującym wysuwem siłownika, a przedni segment łączący jest przystosowany do połączenia z ramą pielnika, natomiast do tylnego segmentu jest zamocowany zespół wspornika pionowego wraz z ramieniem koła kopiującego i kołem kopiującym, a także wysięgnik wzdłużny z uchwytem do mocowania narzędzia pielącego.

W opisie patentowym Pat. 228863 ujawniono pielnik do upraw rzędowych, którego część robocza złożona jest z belki poprzecznej i belek wzdłużnych, pomiędzy którymi rozpięte są przednia belka montażowa i tylna belka montażowa, zaś część nośna pielnika złożona jest z belki poprzecznej, belki trapezowej i belek zawieszenia, przy czym na belce poprzecznej znajduje się przekładnia kierownicza z drążkiem kierowniczym, a ponadto belka poprzeczna i belka poprzeczna połączone są wahliwym łącznikiem oraz dźwignią kierowniczą, zaś pomiędzy dźwignią kierowniczą a przekładnią kierowniczą rozpięty jest prętowy wodzik kierowniczy, a ponadto na przedniej belce montażowej i na tylnej belce montażowej, poprzez uchwyty przednie z łącznikami wahliwymi dolnymi i łącznikami wahliwymi górnymi, zamocowane są uchwyty tylne, przy czym pomiędzy uchwytami przednimi a łącznikami wahliwymi rozpięte są sprężyny, zaś do sprężyn przymocowane są pręty ustalające wsunięte w tulejki zamocowane na łącznikach wahliwych.

Znany jest z patentu nr Pat. 226226 mechanizm prowadząco-kopiujący sekcji roboczej pielnika. Rozwiązanie według wynalazku posiada przegubowy czworobok, pracujący w płaszczyźnie pionowej, składający się z połączonych obrotowo przedniej belki mocującej, wahacza dolnego i wahacza górnego, pomiędzy którymi, po przekątnej, umieszczony jest cylinder hydrauliczny, oraz tylnej belki mocującej, do której jest umocowany wspornik pionowy, połączony z zespołem koła kopiującego i z wysięgnikiem poziomym, wyposażonym w co najmniej jedną listwę poprzeczną, z zamocowanymi zębami sprężynowymi, zakończonymi gęsiostópkami. Do przedniej belki mocującej połączony jest drugi czworobok, pracujący w płaszczyźnie poziomej, składający się z połączonych obrotowo przedniej belki mocującej, wahacza pierwszego i wahacza drugiego, pomiędzy którymi, po przekątnej, umieszczony jest cylinder hydrauliczny oraz tylnej belki mocującej, połączonej z belką mocującą, przy czym czworobok poziomy jest połączony z układem sterującym, składającym się z czujnika położenia roślin w rzędzie, sterownika i elektrozaworu.

Z opisu patentowego nr Pat. 213259 znane jest natomiast narzędzie pielnika do niszczenia chwastów, zwłaszcza na redlinach mające trzonek, którego górna część zamocowana jest obrotowo regulacyjnie w uchwycie, mocowanym na podłużnicowej wahliwej belce z podpierającym kołem ciągnikowego pielnika, natomiast dolna część trzonka ma głowicę z obrotową regulacją. Rozwiązanie to charakteryzuje się tym, że do głowicy, będącej w dolnej części trzonka jest przytwierdzona piasta, w której obrotowo jest zamocowana oś palcowego walca, mającego na obwodzie przylegające do siebie palce.

Znane jest także narzędzie pielnika zwłaszcza do redlin, które ujawnione zostało w opisie patentowym nr Pat.213820. Narzędzie to ma rurowo-teleskopowy uchwyt posiadający zewnętrzną rurową obejmę, w której wnętrzu jest suwliwie zamocowany rurowy wysięgnik, w którego wnętrzu jest także zamocowany suwliwie z możliwością wzdłużnej regulacji wysuwu drugi rurowy wysięgnik unieruchomiony zaciskiem, przy czym w otworach końcówek rurowych wysięgników są usytuowane górne końcówki trzonków i unieruchomione śrubowymi zaciskami po regulacji ich ustawienia, natomiast do dolnych części trzonków są zamocowane z możliwością kątowej regulacji piasty z palcowymi tarczami i unieruchomione po regulacji nakrętkowymi zaciskami.

Wśród rozwiązań znanych ze stanu techniki znanych jest zatem wiele konstrukcji pielników, za pomocą których wykonuje się w szczególności zabiegi pielęgnacyjne pomiędzy równoległymi rzędami roślin uprawnych, przy zachowaniu odpowiednich odległości rzędu roślin od narzędzia, które mogłoby uszkodzić część z nich. Znane są również pielniki, których konstrukcja umożliwia korekcję położenia narzędzia pielącego odpowiednio do krzywizny rzędu, dzięki czemu możliwe jest prowadzenie zabiegów pielęgnacji w sytuacji, gdy rzędy roślin nie są równoległe. Znane są również rozwiązania, które umożliwiają niezależną korekcję i pracę pojedynczych sekcji pielnika w przypadku różnic w odległości położenia roślin w rzędzie.

Niedogodnością związaną z zastosowaniem rozwiązań znanych ze stanu techniki, są ograniczone możliwości zastosowania ich w rolnictwie precyzyjnym, w szczególności do niszczenia chwastów znajdujących się pomiędzy pojedynczymi roślinami posadzonymi w uprawianym rzędzie roślin. Obiektywny problem techniczny wynikający z możliwości zastosowania rozwiązań znanych ze stanu techniki stanowi stosunkowo duży opór ramienia pielnika podczas pracy.

Rozwiązanie według wynalazku eliminuje problemy i niedogodności związane z zastosowaniem konstrukcji znanych ze stanu techniki.

Istota wynalazku, którym jest urządzenie do precyzyjnego usuwania chwastów, zwłaszcza w uprawach szeroko-rzędowych, zawierające element roboczy z elementem tnącym, napęd elementu tnącego i mechanizm kopiujący, w którym element roboczy stanowi element tnący zamocowany na ramieniu za pośrednictwem trzpienia, gdzie ramię zamontowane jest obrotowo do ramy mechanizmu w osi łącznika i połączone jest z napędem elementu roboczego za pomocą cięgła, natomiast w obszarze pracy ramienia do ramy mechanizmu zamontowane są zderzaki przy czym oś łącznika jest w przybliżeniu prostopadła do podłoża a napęd elementu roboczego stanowi siłownik , polega na tym, że oś łącznika przecina linię rzędu uprawianych roślin, a kierunek wypadkowej siły oporu skrawania elementu tnącego, wynikającej z ruchu postępowego pielnika, przecina oś łącznika, natomiast krawędź tnąca elementu tnącego położona jest względem osi łącznika i rzędu uprawianych roślin w taki sposób, że w pozycji omijania rośliny szerokość obrabianego pasa jest mniejsza niż szerokość obrabianego pasa w pozycji roboczej narzędzia, zaś napęd elementu roboczego stanowi siłownik zamocowany względem ramienia i osi łącznika w taki sposób, że kierunek działania siły napędu elementu roboczego jest prostopadły do osi ramienia przy największym momencie oporu, występującym w przybliżeniu w połowie zakresu ruchu narzędzia.

Szczególnie korzystnym jest gdy w ramach układu element roboczy połączony jest z drugim elementem roboczym, będącym jego lustrzanym odbiciem względem linii rzędu roślin.

Korzystnym również jest gdy napęd elementu roboczego stanowi siłownik, przy czym zarówno korzystnym jest gdy napęd elementu roboczego stanowi siłownik pneumatyczny, jak i siłownik hydrauliczny, natomiast szczególnie korzystnym jest gdy napęd elementu roboczego stanowi siłownik elekromagnetyczny.

Ponadto korzystnym jest gdy trzpień połączony jest z elementem tnącym nierozłącznie przy czym szczególnie korzystnym jest gdy trzpień wykonany jest ze sprężystego materiału, najkorzystniej korzystnie pręta wygiętego w dwóch płaszczyznach. Dodatkowo korzystnym jest gdy trzpień połączony jest z ramieniem rozłącznie.

Korzystnym także jest gdy trzpień stanowi sztywna rurka połączona z prętem, przy czym szczególnie korzystnym jest gdy pręt wykonany jest z materiału tradnościeralnego, natomiast trzpień w postaci sztywnej rurki połączonej z prętem, razem z elementem tnącym i ramieniem połączone są nierozłącznie.

Również korzystnym jest gdy położenie zderzaków jest regulowane, a szczególnie korzystnym jest gdy zderzaki stanowią absorbery energetyczne.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku osiągnięto następujące korzyści techniczno-użytkowe:

- minimalizacja i kompensacja siły napędu elementu roboczego pielnika - w pozycji czynnej kierunek siły oporu (skrawania) pielnika przecina się z osią obrotu ramienia pielnika dzięki czemu moment oporu ramienia jest minimalny, natomiast w pozycji biernej moment ten jest zminimalizowany ze względu na zmniejszenie szerokości uprawianego pasa (L2 < Li);

- możliwość bezinwazyjnego omijania całej korony uprawianej rośliny, dzięki maksymalnemu oddaleniu trzpienia od osi obrotu przy możliwie małej masie bezwładnej elementu roboczego;

- minimalizacja oporów roboczych pielnika od skrawania w pozycji biernej narzędzia - zmniejszenie zużycia energii pociągowej;

- zmniejszone ryzyko podcięcia rośliny w rzędzie - przy przejściu elementu tnącego z pozycji roboczej do pozycji omijania następuje odsunięcie wysuniętej części elementu tnącego do tyłu co w ruchu postępowym pielnika korzystnie wpływa na trajektorie ruchu elementu tnącego względem rośliny;

- krótki czas reakcji na sygnały do ominięcia uprawianej rośliny dzięki zastosowaniu siłownika elektromagnetycznego;

- zmniejszona masa bezwładna ruchomych części dzięki zastosowaniu dodatkowego cięgła między siłownikiem elektromagnetycznym a elementem roboczym pielnika;

- odporność na uderzenia o kamienie - w jednym z wariantów elementu roboczego trzpień jest elastyczny dzięki czemu nie dojdzie do uszkodzenia w przypadku nieprzewidzianego kontaktu z przeszkodą (np. kamieniem);

- zwiększona dokładność pozycjonowania elementu tnącego - dla jednego z wariantów wykonania trzpienia w postaci sztywnej rurki;

- możliwość adaptacji do wielu rozwiązań - zarówno jako cały pielnik (do agregacji z robotem autonomicznym lub ciągnikiem rolniczym), jak i pojedynczy element roboczy do mechanicznego zwalczania chwastów.

Przedmiot wynalazku w przykładowym lecz nieograniczającym wykonaniu przedstawiono w schematach na rysunku, gdzie na Fig. 1 w widoku ogólnym przedstawiono wynalazek w pozycji roboczej, natomiast na Fig. 2 przedstawiono widok ogólny urządzenia w pozycji omijania. Na Fig. 3 przedstawiono element roboczy pielnika w widoku z góry, w odniesieniu do położenia rośliny uprawnej, przy czym Fig. 3a obrazuje układ w pozycji roboczej narzędzia, natomiast Fig. 3b obrazuje układ w pozycji omijania rośliny. Urządzenie według wynalazku w widoku od przodu, przedstawiono na Fig. 4, gdzie na Fig. 4a zobrazowano układ w pozycji roboczej narzędzia, natomiast na Fig. 4b pokazano układ w pozycji omijania rośliny. Na Fig. 5 zobrazowano pole działania (ścieżkę ruchu) elementu tnącego w odniesieniu do rzędu uprawianych roślin. Ruch obrotowo-zwrotny elementu roboczego urządzenia według wynalazku przedstawiono na Fig. 6, natomiast na Fig. 7 przedstawiono układ kompensacji sił napędu trzpienia urządzenia wg wynalazku. Na Fig. 8 pokazano układ trzpienia elementu roboczego z elementem tnącym w jednym z wariantów wykonania, natomiast na Fig. 9 przedstawiono drugi wariant wykonania tego układu.

W przykładowym wykonaniu urządzenie do precyzyjnego usuwania chwastów według wynalazku zawiera element roboczy, który stanowi element tnący 1 zamocowany na ramieniu 3 za pośrednictwem trzpienia 2. Nożyk skrawający 1 wykonany jest materiału tradnościeralnego, natomiast trzpień 2 wykonany jest ze sprężystego materiału, najkorzystniej pręta wygiętego w dwóch płaszczyznach. Trzpień 2 połączony jest z ramieniem 3 rozłącznie.

Ramię 3 jest natomiast obrotowo zamontowane do ramy mechanizmu 6 w osi łącznika 5, przy czym oś łącznika 5 jest prostopadła do podłoża i przecina linię rzędu 11 uprawianych roślin 12, a kierunek wypadkowej siły oporu skrawania 18 elementu tnącego 1, wynikającej z ruchu postępowego pielnika 15, przecina oś łącznika 5. Krawędź tnąca elementu tnącego 1 położona jest natomiast względem osi łącznika 5 i rzędu 11 uprawianych roślin 12 w taki sposób, że w pozycji omijania rośliny (LP) szerokość obrabianego pasa jest mniejsza niż szerokość obrabianego pasa w pozycji roboczej (LA).

Ramię 3 połączone jest za pomocą cięgła 8 z napędem 4 elementu roboczego, przy czym napęd 4 stanowi siłownik elekromagnetyczny, który jest zamocowany względem ramienia 3 i osi łącznika 5 w taki sposób, że kierunek działania siły napędu 4 jest prostopadły do osi ramienia 3 przy największym momencie oporu, występującym mniej więcej w połowie zakresu ruchu narzędzia R.

W obszarze pracy ramienia 3 do ramy mechanizmu 6 zamontowane są absorbery zderzaki 7 w postaci absorberów energetycznych, których położenie jest regulowane.

W drugim wariancie wykonania urządzenia według wynalazku, trzpień 2 stanowi sztywna rurka 20 połączona z prętem 21, przy czym pręt 21, wykonany z materiału trudnościeralnego, połączony jest z elementem tnącym 1 nierozłącznie, natomiast trzpień 2 w postaci sztywnej rurki 20 połączonej z prętem 21 razem z elementem tnącym 1 i ramieniem 3 połączone są nierozłącznie.

W trzecim - szczególnym - wariancie wykonania wynalazku, który nie został zobrazowany na rysunku, element roboczy pielnika w ramach uprawy jednej szerokości rzędu 11 roślin 12 może pracować w parze z drugim elementem roboczym, będącym jego lustrzanym odbiciem względem linii rzędu 11 roślin 12, dzięki czemu zwiększony jest obszar działania urządzenia i tym samym zwiększa się dokładność mechanicznego zwalczania chwastów w rzędzie uprawianych roślin.

W czwartym i piątym wariancie wykonania wynalazku, napęd 4 elementu roboczego stanowi odpowiednio siłownik pneumatyczny albo siłownik hydrauliczny.

W kolejnych wariantach wykonania napęd 4 elementu roboczego stanowi odpowiednio silnik elektryczny albo silnik hydrauliczny albo silnik pneumatyczny.

Urządzenie według wynalazku może stanowić podzespół, tzn. element roboczy urządzenia do mechanicznego zwalczania chwastów, jak również może występować jako pielnik (Fig. 1), który składa się z elementu roboczego wraz z napędem 4 oraz z mechanizmu kopiującego 9. Urządzenie może być agregowane z ciągnikami rolniczymi lub innymi pojazdami roboczymi, w szczególności pojazdami autonomicznymi, w tym z autonomicznymi robotami polowymi do siewu i upraw szeroko-rzędowych.

Rozwiązanie według wynalazku zawiera element roboczy, umożliwiający mechaniczne zwalczanie chwastów w uprawie szeroko-rzędowej, którego innowacyjny kształt i sposób ruchu umożliwiają zwalczanie chwastów z przestrzeni między roślinami w rzędzie bez ryzyka ich uszkodzenia, przy jednoczesnym ograniczeniu oporów skrawania w położeniu biernym (podczas omijania roślin) oraz ograniczeniu siły niezbędnej do jego napędu w pozycji roboczej.

Podczas ruchu postępowego pielnika w kierunku zgodnym z uprawianym rzędem 11 roślin 12, element roboczy mechanizmu zwalczania chwastów, tworzony przez prostokątny element tnący 1 zamocowany na ramieniu 3 za pośrednictwem podatnego trzpienia 2, w momencie otrzymania sygnału wystąpienia rośliny uprawnej, za pomocą napędu 4 elementu roboczego przemieszczany jest ruchem obrotowym z roboczej pozycji narzędzia (Fig. 3a) do pozycji omijania rośliny (Fig. 3b). Oś obrotu przypadająca w osi łącznika 5 ramy mechanizmu 6, przecina się z linią rzędu 11 uprawianych roślin 12, dzięki czemu kierunek wypadkowej siły oporu skrawania 18 elementu tnącego 1, wynikającej z ruchu postępowego pielnika 15 przecina oś łącznika 5 co minimalizuje opór obrotu ramienia 3 i ułatwia jego przemieszczenie z pozycji roboczej do pozycji omijania. Jednocześnie krawędź tnąca elementu tnącego 1 położona jest względem osi 5 i rzędu 11 roślin 12 w taki sposób, że szerokość obrabianego pasa w pozycji omijania (LP) jest mniejsza niż szerokość obrabianego pasa w pozycji roboczej (LA), dzięki czemu zmniejszony jest opór 19 skrawania w pozycji omijania.

Oddalenie D trzpienia 2 od osi łącznika 5 stanowiącej oś obrotu ramienia 3, jak również położenie trzpieni 2 względem elementu tnącego 1 i ramienia 3 przy możliwie małej masie bezwładnej zapewnia bezinwazyjne obejście korony uprawianej rośliny 12 w każdej fazie jej wzrostu. Dodatkowo, podczas przemieszczania elementu tnącego 1 z pozycji roboczej do pozycji omijania (Fig. 6) następuje odsunięcie X wysuniętej części elementu tnącego 1 od osi obrotu, co przy trwającym ruchu postępowym zmniejsza ryzyko podcięcia łodygi 13 uprawianej rośliny (Fig. 5), a tym samym umożliwia zwiększenie obszaru roboczego 17 w uprawianym rzędzie roślin.

Napęd 4 elementu roboczego pielnika może być realizowany zarówno przez siłownik (pneumatyczny lub hydrauliczny) jak i przez silnik (elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny). W przypadku zastosowania siłownika korzystnym jest takie jego zamocowanie względem ramienia 3 i osi obrotu, aby kierunek działania siły napędu był prostopadły do osi ramienia przy największym momencie oporu (Fig. 7), który biorąc pod uwagę kinematykę i kształt elementu roboczego występuje mniej więcej w połowie zakresu ruchu narzędzia (R). Takie rozwiązanie zapewnia kompensacje siły niezbędnej do poruszania elementem roboczym.

W szczególnym wariancie wykonania napęd 4 elementu roboczego stanowi siłownik elektromagnetyczny, którego zastosowanie zapewnia znacząco krótsze czasy reakcji w porównaniu do tradycyjnych napędów. Siłownik porusza ramię 3 za pośrednictwem cięgła 8, dzięki czemu zmniejszone są bezwładne masy ruchome.

Na ramie mechanizmu 6 umieszczone są dwa elastyczne zderzaki 7 o regulowanym położeniu, które zapewniają regulację zakresu działania elementu roboczego oraz wyhamowują (odbierają energię) rozpędzone przez napęd 4 ramię 3, dzięki czemu nie ma konieczności dodatkowego tłumienia energii po stronie napędu. Szczególnym wariantem rozwiązania zderzaków 7 są absorbery energetyczne, które podczas tłumienia ruchu ramienia magazynują energię uderzenia (akumulują) i oddają ją w momencie sygnału o zmianie położenia, co korzystnie wpływa na siły potrzebne do precyzyjnego napędzania elementu roboczego.

Element roboczy pielnika może być wykonany w dwóch wariantach. W pierwszym wariancie (Fig. 8) trzpień 2 wykonany jest z materiału sprężystego co zabezpiecza układ przed nieprzewidzianymi uderzeniami w kamienie i połączony jest na stałe z elementem tnącym 1, wykonanym z materiału trudnościeralnego. Całość mocowana jest do ramienia 3 za pomocą połączenia rozłącznego, dzięki czemu w momencie zużycia nożyka elementu tnącego 1 lub uszkodzenia trzpienia 2 możliwa jest ich łatwa wymiana.

W drugim wariancie wykonania elementu roboczego (Fig. 9) trzpień stanowi sztywna rurka 20 i pręt 21 wykonany z materiału trudnościeralnego, które razem z elementem tnącym 1 i ramieniem 3 połączone są nierozłącznie dzięki czemu zmniejsza się masa bezwładności. Zwiększenie sztywności korzystnie wpływa na dokładność pozycjonowania krawędzi tnącej elementu tnącego 1.

Claims (11)

1. Urządzenie do precyzyjnego usuwania chwastów, zwłaszcza w uprawach szeroko-rzędowych, zawierające element roboczy z elementem tnącym, napęd elementu tnącego i mechanizm kopiujący, w którym element roboczy stanowi element tnący zamocowany na ramieniu za pośrednictwem trzpienia, gdzie ramię zamontowane jest obrotowo do ramy mechanizmu w osi łącznika i połączone jest z napędem elementu roboczego za pomocą cięgła, natomiast w obszarze pracy ramienia do ramy mechanizmu zamontowane są zderzaki przy czym oś łącznika jest w przybliżeniu prostopadła do podłoża a napęd elementu roboczego stanowi siłownik znamienne tym, że oś łącznika (5) przecina linię rzędu (11) uprawianych roślin (12), a kierunek wypadkowej siły oporu skrawania (18) elementu tnącego (1), wynikającej z ruchu postępowego pielnika (15), przecina oś łącznika (5), natomiast krawędź tnąca elementu tnącego (1) położona jest względem osi łącznika (5) i rzędu (11) uprawianych roślin (12) w taki sposób, że w pozycji omijania rośliny (LP) szerokość obrabianego pasa jest mniejsza niż szerokość obrabianego pasa w pozycji roboczej (LA), zaś napęd (4) elementu roboczego stanowi siłownik zamocowany względem ramienia (3) i osi łącznika (5) w taki sposób, że kierunek działania siły napędu (4) elementu roboczego jest prostopadły do osi ramienia (3) przy największym momencie oporu, występującym w przybliżeniu w połowie zakresu ruchu narzędzia (R).

2. Urządzenie według zastrz. 1 znamienne tym, że w ramach układu element roboczy połączony jest z drugim elementem roboczym, będącym jego lustrzanym odbiciem względem linii rzędu (11) roślin (12).

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 znamienne tym, że napęd (4) elementu roboczego stanowi siłownik pneumatyczny albo siłownik hydrauliczny albo siłownik elekromagnetyczny.

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 znamienne tym, że trzpień (2) połączony jest z elementem tnącym (1) nierozłącznie.

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 4 znamienne tym, że trzpień (2) wykonany jest ze sprężystego materiału, korzystnie pręta wygiętego w dwóch płaszczyznach.

6. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 5 znamienne tym, że trzpień (2) połączony jest z ramieniem (3) rozłącznie.

7. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 znamienne tym, że trzpień (2) stanowi sztywna rurka (20) połączona z prętem (21).

8. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 7 znamienne tym, że pręt (21) wykonany jest z materiału trudnościeralnego.

9. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 8 znamienne tym, że trzpień (2) w postaci sztywnej rurki (20) połączonej z prętem (21) razem z elementem tnącym (1) i ramieniem (3) połączone są nierozłącznie.

PL 245201 Β1

10. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 znamienne tym, że położenie zderzaków (7) jest regulowane.

11. Urządzenie według zastrz. 1 albo zastrz. 2 albo zastrz. 10 znamienne tym, że zderzaki (7) stanowią absorbery energetyczne.