打捆機和打捆方法
2023-08-03 20:16:01
打捆機和打捆方法
【專利摘要】一種包括打捆室（C）的打捆機，所述打捆機包括具有至少一個可調節摩擦控制元件（16）的捆形成通道、安裝在通道內的柱塞（D）和用於驅動所述柱塞的往復運動的旋轉驅動機構（8）。控制系統（22）控制打捆機的操作，控制系統配置成確定與旋轉驅動機構（8）關聯的實際最大扭矩值，比較實際最大扭矩值和選定期望最大扭矩值，以及調節摩擦控制元件（16）以根據期望最大扭矩值調節實際最大扭矩值。
【專利說明】打捆機和打捆方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及打捆機和打捆方法，特別地但非排他性地涉及打捆農作物。
【背景技術】
[0002]為了高效運輸和儲存，諸如乾草、秸杆和青貯飼料的農產品可以壓縮成平行六面體形狀的捆，稱為『方』捆。在壓縮捆材料之後通過用環繞壓縮捆材料的麻繩捆綁保持捆的形狀和壓縮。麻繩的端部然後打結在一起。
[0003]典型地，由往復柱塞式壓捆機執行捆材料的壓縮。該類型的典型打捆機在Hesston公司的美國專利4074623和4142746中被描述。該打捆機有點像圖1中所示的打捆機，其包括具有開端通道的打捆室C，捆材料通過往復柱塞D被推動通過所述開端通道。柱塞在大致線性方向L上在兩個端部位置之間被驅動，所述端部位置相應地包括在打捆室的前面的縮回位置和它延伸到打捆室中的延伸位置。當柱塞處於縮回位置時，打捆室裝載有待壓縮的擁材料。柱塞然後被驅動到打擁室中，使得該新材料抵罪已經在打擁室中的壓縮材料I的主體被壓縮。加入通道中的已經壓實材料的任何新壓實材料被稱為『填料』W。壓縮材料與打捆室通道的壁的摩擦提供阻力，所述阻力允許壓縮引入柱塞D的前面的打捆室C中的新材料。
[0004]在壓縮之後，新壓縮 材料和已經在打擁室中的壓縮材料一起朝著打擁室的出口端移動直到柱塞到達它的完全延伸端部位置。柱塞然後在相反方向上朝著它的縮回位置移動使得打捆室可以重新裝載有待壓縮的新材料。
[0005]在壓縮衝程期間，當捆材料被壓縮時由柱塞施加的力增加並且在新進入捆材料已被壓縮並且已經在通道中的捆材料開始朝著打捆室的出口端移位時典型地達到最大值。柱塞力的最大值因此取決於壓縮材料和打捆室的側面之間的摩擦的水平。
[0006]可以通過用力F的不同水平將打捆室的側板和/或頂板壓在壓縮材料上調節壓縮材料和室的側面之間的打捆室內的摩擦。為了避免損壞機器，期望最大柱塞力不應當超過由機器的機械設計確定的設定值，但是取決於所需的壓縮水平，可以典型地例如在打捆機的最大設計柱塞力的10%到100%之間。
[0007]例如從DE9108469U和EP0223351已知作用於通道的側板和/或頂板的力F可以根據測量柱塞力P進行調節。在操作期間操作者可以選擇期望最大柱塞力的設定點。在打捆期間，控制單元調節作用於通道的側/頂板的力F，使得實際測量柱塞力儘可能接近期望設定點。使用這樣的調節系統，實際柱塞力是恆定的並且不受到通道中的捆材料的變化摩擦特性影響。
[0008]可以以各種方式測量或確定實際柱塞力，例如通過用應變計直接測量作用於柱塞杆的力，或通過測量作用於驅動系X的連接部分的力，或通過測量主齒輪箱5 (包括曲柄8)和打捆機的框架7之間的反作用力。
[0009]打捆機的最大設計柱塞力通常由平均柱塞衝程期間的主齒輪箱5的最大容許驅動扭矩限制。然而，在工作中通過齒輪箱傳遞的最大實際驅動扭矩不僅僅取決於最大柱塞力。相反地，如圖2中所示，對於給定最大驅動扭矩，最大柱塞力取決於曲柄8的位置以及曲柄8和柱塞杆3之間的角A的尺寸。例如，已知90.0OONm的最大扭矩和360mm的曲柄長度，當角A為大約90度時的最大柱塞力將為大約250.000N。然而，當角A為160度時，相同扭矩下的最大柱塞力將為大約750.000N。
[0010]如上所述，在壓縮衝程期間當捆材料被壓縮時由柱塞施加的力增加並且在新進入擁材料已被壓縮並且已經在通道中的擁材料開始朝著打擁室的出口端向後移位時典型地達到最大值。在這時，柱塞在離柱塞的完全延伸端部位置大約等於填料厚度d的距離處。在壓縮衝程期間齒輪箱受到的最大扭矩因此取決於填料厚度。然而，填料厚度d取決於在柱塞的前面裝載的材料的量和材料的物理性質。側/頂板的位置基於柱塞力的已知調節過程可以導致齒輪箱的超負荷，例如當壓縮捆材料的大量填料時，或者它可以導致未完全利用齒輪箱的最大容許扭矩，例如當壓縮捆材料的小填料時。基於柱塞力調節施加到側/頂板力的偏壓力將導致相同的問題和缺陷。
【發明內容】
[0011]本發明的目的是提供一種減輕前述缺陷的打捆機和打捆方法。
[0012]根據本發明的一個方面提供一種使用方捆機打捆的方法，所述方捆機包括具有至少一個可調節摩擦控制元件的捆形成通道、安裝在所述通道內的柱塞和用於驅動所述柱塞的往復運動的旋轉驅動機構，所述方法包括確定與所述旋轉驅動機構關聯的實際最大扭矩值(MTV)，比較實際MTV和選定期望MTV、以及調節所述摩擦控制元件以根據期望MTV調節實際MTV。
[0013]所以，在本發明中，摩擦控制元件(例如，捆通道的可調節板)根據(至少)旋轉裝置的實際最大扭矩值(MTV)而不是(或加上)最大柱塞力進行調節。這避免由柱塞力隨著驅動機構的曲柄臂的位置變化的事實產生的上述問題。
[0014]有利地，實際MTV被調節成不超過期望MTV。因此，能夠減小使齒輪箱超負荷的風險。
[0015]有利地，實際MTV與期望MTV匹配。因此，能夠使用齒輪箱的最大容許扭矩而沒有使齒輪箱超負荷的風險。這也提供的優點是操作者可以選擇(i)打捆機的高吞吐量，這將產生柱塞的大負荷、厚填料和低柱塞力，因此導致捆的較低密度，或(ii )打捆機的減小吞吐量，產生柱塞的減小負荷和更薄填料，並且導致更高柱塞力和捆的更高密度。
[0016]當在本文中使用時短語「實際MTV與期望MTV匹配」表示摩擦控制元件被調節以減小實際MTV和期望MTV之間的任何差值。在理想情況下實際MTV和期望MTV之間的差值將減小使得它大致等於或接近零。然而，這不是絕對要求。在許多情況下，將該差值減小到小於期望MTV的某個比例、例如20%就足夠了。
[0017]可以通過測量旋轉驅動機構內的扭矩值直接確定實際MTV。例如，可以通過測量旋轉驅動機構的輸入驅動軸或輸出驅動軸內的扭矩值確定實際MTV。
[0018]替代地，可以通過測量力值、例如柱塞力並且同時感測旋轉驅動機構的部件、例如曲柄臂的循環位置並且從測量力值和感測循環位置導出實際MTV間接確定實際MTV。因此可以通過組合這兩個值導出實際MTV。例如，可以通過測量旋轉驅動機構和柱塞之間或在旋轉驅動機構和打捆機的框架之間的驅動力確定實際MTV。感測的循環位置例如可以是旋轉驅動機構的輸出驅動軸的位置。
[0019]有利地，確定與旋轉驅動機構關聯的實際MTV包括確定柱塞的壓縮衝程期間的最大扭矩值。
[0020]替代地，可以在感測壓縮衝程期間，通過測量最大力值、壓縮材料在打捆室中的行進距離並且從測量力值和感測行進距離導出實際MTV確定實際MTV，原因是行進距離(=填料厚度)與施加最大力的點處的曲柄的角直接相關。
[0021]有利地，可調節摩擦控制元件包括捆形成通道的可調節板。替代地，摩擦控制元件可以由獨立元件、例如安裝在通道內的一個或多個摩擦杆組成。有利地，調節摩擦控制元件包括調節施加到摩擦控制元件的偏壓力。
[0022]在一個實施例中，根據實際MTV和期望MTV的直接比較調節摩擦控制元件。
[0023]在另一實施例中，該方法還包括測量實際力值、比較實際力值和選定期望力值、以及調節摩擦控制元件以保證實際力值不超過期望力值。以該方式可以避免使打捆機的其它部件超負荷的風險。
[0024]有利地,該方法包括從感測MTV計算實際最大力值、比較實際最大力值和期望力值、以及調節摩擦控制元件以使實際最大力值匹配期望最大力值。
[0025]有利地，該方法包括從多個實際MTV值確定積累扭矩值，以及根據積累扭矩值的值調節期望實際MTV。
[0026]根據本發明的另一方面提供一種打捆機，所述打捆機包括具有至少一個可調節摩擦控制元件的捆形成通道、安裝在所述通道內的柱塞、用於驅動所述柱塞的往復運動的旋轉驅動機構、以及用於控制所述打捆機的操作的控制系統，所述控制系統配置成確定與所述旋轉驅動機構關聯的實際MTV、比較實際MTV和選定期望MTV以及調節所述摩擦控制元件以根據期望MTV調節實際MTV。`
[0027]有利地，控制系統配置成根據本發明的先前所述中任一項所述的方法調節實際MTV。
[0028]有利地，傳感器配置成感測旋轉驅動機構內的扭矩值。
[0029]打捆機可以包括感測力值的傳感器、感測旋轉驅動機構的部件的循環位置的傳感器，其中控制系統配置成從測量力值和感測循環位置導出實際MTV。
[0030]有利地，方捆機包括感測旋轉驅動機構和柱塞之間的或旋轉驅動機構和打捆機的框架之間的驅動力的傳感器，其中控制系統配置成從感測驅動力確定實際MTV。
[0031]有利地，傳感器感測旋轉驅動機構的輸出驅動軸的循環位置。
[0032]有利地，可調節摩擦控制元件包括捆形成通道的可調節板。
[0033]有利地，方捆機包括用於調節施加到可調節板的偏壓力的致動器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]現在將通過例子參考附圖描述本發明的實施例，其中:
[0035]圖1是顯示根據本發明的實施例的打捆機的主部件的等軸視圖；
[0036]圖2是顯示打捆機的驅動機構的一部分的等軸視圖；以及
[0037]圖3是示出打捆機的控制系統的示意圖。【具體實施方式】
[0038]圖1中所示的打捆機器或打捆機包括打捆室C和可以以往複方式驅動到打捆室C中的柱塞D。打捆機也包括用於從地面拾取切割捆材料、例如草和秸杆的拾取機構M、用於將捆材料進給到打捆室C中的進給機構N以及用於將驅動從牽引車(未顯示)的驅動輸出傳遞到柱塞D的驅動系X。這些部件全部是常規的並且例如可以如美國專利4074623和4142746中所述。打捆機也包括用捆綁麻繩捆綁的捆綁裝置E。該捆綁裝置例如可以如US4074623 中所述。
[0039]打捆室C包括開端捆形成通道，捆材料I通過往復柱塞D被推動通過所述開端捆形成通道。在該例子中，柱塞D經由曲柄8和柱塞杆3從旋轉驅動軸2被驅動。驅動軸2包括也具有驅動輸入軸4的驅動齒輪箱5的輸出軸，通過所述驅動輸入軸它接收來自牽引車(未顯示)的驅動輸出的驅動。齒輪箱5安裝在打捆機的框架7上。
[0040]形成打捆室C的開端通道具有入口端13和出口端14。捆形成通道由兩個側板15(其中的一個在圖1中省略以顯示打捆室C的內部)、頂板16和底板17限定。頂板16(和/或側板15之一或兩者)包括可調節板，所述可調節板圍繞它的上遊端可樞轉，允許調節捆形成通道的橫截面面積。用於調節可調節板的位置的調節機構18朝著打捆室C的出口端14被提供。調節機構18將偏壓力F施加到可調節板16以控制板和打捆室C中的壓縮材料I之間的摩擦水平。可調節板16因此包括摩擦控制元件。
[0041]柱塞D在大致線性方向L上在兩個端部位置之間被驅動，所述端部位置相應地包括在打捆室C的前面的縮回位置和它延伸到打捆室C的通道中的延伸位置。當柱塞處於縮回位置時，打捆室C裝載有待壓縮的捆材料。柱塞D然後被驅動到打捆室中使得該新材料抵靠已經在打捆室C中 的壓縮材料I的主體被壓縮。新壓實材料形成加入通道中的已經壓實材料I的填料W。壓縮材料I與打捆室C的板15、16、17的摩擦提供阻力，所述阻力允許壓縮引入柱塞D的如面的打擁室C中的新材料。
[0042]在壓縮之後，新壓縮材料的填料W和已經在打擁室C中的壓縮材料I 一起朝著打擁室的出口端14移動直到柱塞D到達它的完全延伸端部位直。柱塞D然後在相反方向上朝著它的縮回位置移動，使得打捆室C可以重新裝載有待壓縮的新材料。可以通過用不同水平的力F將打捆室的可調節板16壓在壓縮材料I上調節壓縮材料I和室C的板15、16、17之間的打捆室C內的摩擦。
[0043]由壓縮材料形成的捆Ib在離開機器之後由環繞壓縮材料的主體的麻繩19保持壓縮。可以如下執行該捆綁過程。
[0044]在打捆過程的開始時，來自打捆室C的相對側的線軸(未顯示)的兩個長度的麻繩通過將使用打結裝置E將麻繩的端部繫著在一起而彼此連接。當捆材料在打捆室C中被壓實時，線軸在擁材料的兩側將麻繩進給到打擁室C。在打擁室C的一側的麻繩芽過擁針20的尖端。當壓縮捆材料I的主體在兩個連續壓縮衝程之間到達它的全長度時，針20將麻繩作為環帶到打捆室C的另一側。打結裝置E然後打結麻繩，將由針20帶動圍繞壓縮捆的麻繩環的端部聯結到由在打捆室的另一側(與打結裝置E相同的側)的線軸供應的麻繩的端部。然後縮回針頭20並且開始新捆。
[0045]在圖3中示出用於打捆機的控制系統。在該例子中，控制系統包括連接到操作者輸入/輸出設備24、例如觸敏顯示單元的電子控制單元22。控制單元22連接到用於調節打捆室C的可調節板16的調節機構18並且配置成將控制信號發送到調節機構18以控制施加到可調節板16的偏壓力F。
[0046]控制系統被配置成確定與旋轉驅動機構關聯的實際最大扭矩值(MTV)以比較實際MTV和選定期望MTV並且調節施加到可調節板16的偏壓力F以根據期望MTV調節實際MTV。實際MTV優選地被調節成不超過期望MTV並且更優選地與期望MTV匹配。
[0047]可以以許多不同方式確定與旋轉驅動機構關聯的實際最大扭矩值(MTV)。在一個實施例中，控制單元連接到扭矩傳感器26並且配置成從傳感器26接收表示柱塞D的旋轉驅動機構中的測量扭矩值的信號。扭矩傳感器26例如可以連接到齒輪箱5的輸出軸2或輸入軸4。控制單元監視測量扭矩值並且從該值確定實際MTV。
[0048]在本發明的另一實施例中，控制單元22連接到與柱塞D關聯的力傳感器28和與齒輪箱5的輸出軸2關聯的位置傳感器30。在該實施例中，控制單元22接收來自兩個傳感器的信號並且通過基於從傳感器28、30接收的、表示柱塞力P和曲柄8的角位置的信號計算確定扭矩值R。通過識別計算扭矩值R的最大值確定實際最大扭矩值(MTV)。
[0049]在本發明的另一實施例中，控制單元22連接到與柱塞D關聯的力傳感器28並且連接到感測壓縮衝程期間壓縮材料的主體I行進的距離(行進距離大體上等於填料厚度d)的行程傳感器32。行程傳感器32例如可以由當壓縮材料的主體到達用於捆綁的正確長度時常常被提供用於啟動打結器E的類型的常規星輪裝置組成。由於最大扭矩值下的曲柄8的角位置可以從行進距離確定，因此控制單元22可以通過基於從傳感器28、32接收的、表示柱塞力P和行進距離(填料厚度d)的信號計算確定MTV。
[0050]在本發明的 以上實施例的任何一個中，實際MTV可以被調節成不超過期望MTV。這減小通過過度扭矩值導致損壞驅動系X的風險。優選地，實際MTV與期望MTV匹配從而減小實際MTV和期望MTV之間的任何差異。這允許使用驅動系的最大扭矩以提供高壓縮水平。
[0051]在本發明的以上實施例的任何一個中，可以通過調節施加到可調節板16的偏壓力F調節實際MTV。可以根據與旋轉驅動機構關聯的最大扭矩值MTV調節偏壓力F。可以連續地和與MTV成比例地調節偏壓力F，或者可以在分步地調節它。
[0052]在以上實施例的任何一個中，可以由操作者根據捆材料所需的期望壓縮水平選擇期望MTV。替代地或附加地，可以根據長時期所需的積累扭矩值自動地選擇或修改期望MTV以便保證驅動系X的最小使用壽命。例如，如果操作者經常選擇很高的期望MTV，則控制系統可以自動地減小該選定MTV以避免驅動系上的過度磨損和它的計劃使用壽命。
[0053]在以上實施例的任何一個中，實際MTV可以用於提供直接輸入以便調節施加到可調節板16的偏壓力F。替代地，它可以用於提供間接輸入，例如當使用根據最大柱塞力下的曲柄位置變化的常規柱塞力調節時，通過調節最大容許柱塞力值。可以從填料厚度d並且通過假設最大柱塞力將發生在打捆室C中的材料開始移動時而計算最大柱塞力下的曲柄位置。
[0054]本發明的實際優點在於操作者可以選擇(i)打捆機的高吞吐量，這將產生柱塞的大負荷、厚填料和低柱塞力，因此導致捆的較低密度，或(ii)打捆機的減小吞吐量，產生柱塞的減小負荷和更薄填料，並且導致更高柱塞力和捆的更高密度。
[0055]為了在機器的相同向前驅動速度下獲得柱塞的減小負荷，可以通過提供附加的增速傳動系增加齒輪箱的輸入速度。有利地，操作者然後可以選擇直接地在齒輪箱的初始輸入處並且以初始速度或間接地經由增速傳動系以超驅動速度驅動機器。
【權利要求】
1.一種使用方捆機打捆的方法，所述方捆機包括具有至少一個可調節摩擦控制元件的捆形成通道的打捆室、安裝在所述通道內的柱塞和用於驅動所述柱塞的往復運動的旋轉驅動機構，所述方法包括確定與所述旋轉驅動機構關聯的實際最大扭矩值(MTV)、比較實際最大扭矩值MTV和選定的期望MTV、以及調節所述摩擦控制元件以根據期望MTV調節實際最大扭矩值MTV。
2.根據權利要求1所述的方法，其中實際最大扭矩值MTV被調節成不超過期望MTV。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中實際最大扭矩值MTV與期望MTV匹配。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中通過測量所述旋轉驅動機構內的扭矩值確定實際最大扭矩值MTV。
5.根據權利要求4所述的方法，其中通過測量所述旋轉驅動機構的輸入驅動軸或輸出驅動軸內的扭矩值來確定實際最大扭矩值MTV。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中通過測量力值、感測所述旋轉驅動機構的部件的循環位置以及從測量力值和感測循環位置導出實際最大扭矩值MTV來確定實際最大扭矩值MTV。
7.根據權利要求6所述的方法，其中通過測量所述旋轉驅動機構和所述柱塞之間或所述旋轉驅動機構和所述打捆機的框架之間的驅動力來確定實際最大扭矩值MTV。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其包括感測所述旋轉驅動機構的輸出驅動軸的循環位置。
9.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中通過在壓縮衝程期間測量最大力值、感測壓縮材料在所述打捆室中的行進距離並且從測量最大力值和感測行進距離導出實際最大扭矩值MTV來確定實際最大扭矩值MTV。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述可調節摩擦控制元件包括所述捆形成通道的可調節板。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中調節所述摩擦控制元件包括調節施加到所述可調節摩擦控制元件的偏壓力。
12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中根據實際最大扭矩值MTV和期望MTV的直接比較來調節所述摩擦控制元件。
13.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其還包括測量實際力值、比較實際力值和選定期望力值、以及調節所述摩擦控制元件以保證實際力值不超過期望力值。
14.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其包括從感測扭矩值計算期望力值、比較實際力值和期望力值、以及調節所述摩擦控制元件以使實際力值匹配期望力值。
15.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其包括從多個實際最大扭矩值MTV值確定積累扭矩值、以及根據積累扭矩值的值調節期望MTV。
16.一種打捆機，其包括具有至少一個可調節摩擦控制元件的捆形成通道的打捆室、安裝在所述通道內的柱塞、用於驅動所述柱塞的往復運動的旋轉驅動機構、以及用於控制所述打捆機的操作的控制系統，所述控制系統配置成確定與所述旋轉驅動機構關聯的實際最大扭矩(MTV)、比較實際最大扭矩值MTV和選定期望MTV、以及調節所述摩擦控制元件以根據期望MTV調節實際最大扭矩值MTV。
17.根據權利要求16所述的打捆機，其中所述控制系統配置成根據權利要求1至14中任一項所述的方法調節實際最大扭矩值MTV。
18.根據權利要求16或17所述的打捆機，其包括配置成感測所述旋轉驅動機構內的MTV的傳感器。
19.根據權利要求16或17所述的打捆機，其包括感測力值的傳感器和感測所述旋轉驅動機構的部件的循環位置的傳感器，其中所述控制系統配置成從測量力值和感測循環位置導出實際最大扭矩值MTV。
20.根據權利要求19所述的打捆機，其包括一傳感器，用於感測所述旋轉驅動機構和所述柱塞之間或所述旋轉驅動機構和所述打捆機的框架之間的驅動力，其中所述控制系統配置成從感測驅動力確定實際最大扭矩值MTV。
21.根據權利要求19或20所述的打捆機，其包括感測所述旋轉驅動機構的輸出驅動軸的循環位置的傳感器。
22.根據權利要求15至21中任一項所述的打捆機，其中所述可調節摩擦控制元件包括所述捆形成通道的可調節板。
23.根據權利要求22所述的打捆機，其包括用於調節施加到所述可調節板的偏壓力的致動器。
24.根據前述權利要求中任一項所述的打捆機，其中所述旋轉驅動機構包括用於增加所述旋轉驅動機構的旋轉速度的可 選擇增速傳動系。
【文檔編號】B30B9/30GK103826436SQ201280046737
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2011年9月29日
【發明者】L·H·M·范阿姆斯特爾, D·C·M·阿克曼斯 申請人:庫恩-海爾德羅普有限責任公司