用于農具的位置和壓力深度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于農具的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括：位置傳感器，被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示，并且被配置為產(chǎn)生相應的位置信號。壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示和被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號。農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，和被配置為控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示預選操作深度的深度設定點作為目標。
【專利說明】用于農具的位置和壓力深度控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及農具，并且更特別地，涉及用于農具的位置和壓力深度控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]為了為農具提供深度控制，常用基于位置或基于壓力的電動液壓控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)通常用來在農具的垂直于行進方向的寬度范圍內調節(jié)單個地面接合工具(例如，圓盤耙組件)或框架部分(例如，翼)的深度。例如，約翰.迪爾公司的AccuD印th?在農具的寬度范圍內提供深度控制。
[0003]在基于位置的電動液壓控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)試圖為地面接合工具保持恒定位置。在基于壓力的電動液壓控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)試圖為地面接合工具保持恒定壓力。存在對在地面接合工具撞擊插在地面中的物體時允許地面接合工具改變位置并且在地面變得更柔軟時不尋求施加恒定壓力的控制系統(tǒng)的需求。

【發(fā)明內容】

[0004]在一個實施例中，公開一種用于農具的控制系統(tǒng)。農具包括框架。地面接合工具和調節(jié)裝置連接到框架。調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合的工具，并且被配置為提供預選操作壓力。
[0005]控制系統(tǒng)包括位置傳感器。位置傳感器被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示，并且被配置為產(chǎn)生相應的位置信號。壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示和被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號。農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，和被配置為控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示預選操作深度的深度設定點作為目標。
[0006]在另一個實施例中，公開一種用于農具的控制系統(tǒng)。農具包括框架。地面接合工具和調節(jié)裝置連接到框架。調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合工具，并且被配置為提供預選操作壓力。
[0007]控制系統(tǒng)包括位置傳感器。位置傳感器被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示，并且被配置為產(chǎn)生相應的位置信號。壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示和被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號。農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，并且被配置為控制調節(jié)裝置，使得在深度指示在預選深度范圍內的情況中壓力指示以表示預選操作壓力的壓力設定點作為目標。
[0008]在又一個實施例中，公開一種農具。該農具適于由車輛在向前的行進方向上移動。農具包括框架。地面接合工具和調節(jié)裝置連接到框架。調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合工具，并且被配置為提供預選操作壓力。
[0009]控制系統(tǒng)包括位置傳感器，位置傳感器被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示并且被配置為產(chǎn)生相應的位置信號。壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示和被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號的。農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，并被配置為控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示預選壓力范圍內的情況中深度指示以深度表示預選操作深度的設定點作為目標。
[0010]在另一個實施例中，公開一種控制農具的方法。農具包括框架。地面接合工具和調節(jié)裝置連接到框架。調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合的工具，并且被配置為提供預選操作壓力。
[0011]該方法包括測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示和產(chǎn)生相應的位置信號。該方法還包括測量實際操作壓力的壓力指示和產(chǎn)生相應的壓力信號。該方法還包括接收位置信號和壓力信號，以及控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示預選操作深度的深度設定點作為目標。
[0012]通過考慮詳細說明和附圖，其它特征和方面將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)一個實施例的處于輸送位置的農具的側視圖。
[0014]圖2是圖1的處于操作位置的農具的側視圖。
[0015]圖3是圖1的農具的透視圖。
[0016]圖4是圖1的農具的一部分的透視圖。
[0017]圖5是圖1的農具的示意圖。。
[0018]圖6是圖1的農具的一部分的透視圖。
[0019]圖7是圖1的農具的一部分的側視圖。
[0020]圖8是根據(jù)另一個實施例的處于輸送位置的農具的側視圖。
[0021]圖9是處于操作位置中圖8的農具的側視圖。
[0022]圖10是圖8的農具的透視圖。
[0023]圖11是圖8的農具的示意圖。
[0024]在詳細說明任何實施例之前，應理解的是，本公開內容的應用不限于在以下的說明中提出和在下面的圖紙中示出的部件的結構和配置的細節(jié)。本公開內容能夠具有其它實施例，并且能夠被以各種方式實踐或進行。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出根據(jù)一個實施例的農具10。圖中所示的農具10包括用于連接到車輛(未示出)的連接機構15。
[0026]第一框架部分20連接到連接機構15。第一框架部分20在與行進方向25相反的方向上從連接機構15向后延伸。第一接地接合工具30連接到第一框架部20。圖示的第一地面接合工具30是開溝器35。本公開內容考慮其他地面接合工具(例如，圓盤耙)。多個車輪組件40連接到第一框架部分20，以在地面45上支撐第一框架部分20。
[0027]示例性地，控制器50 (例如，電動液壓)連接到連接機構15。代替地，控制器50可以連接到第一框架部分20。在顯示的圖示中，控制器50被配置為接收液壓壓力源(未示出)。
[0028]第一調節(jié)裝置55 (例如，可伸縮液壓缸)連接到第一框架部分20和車輪組件40。第一調節(jié)裝置55與控制器50流體連通并且被配置為用于相對于地面45升高和降低第一框架部20，以在第一地面接合工具輸送位置57和第一預選操作深度58之間移動第一地面接合工具30 (圖2)。第一調節(jié)裝置55還配置為提供用于第一地面接合工具30的第一預選操作壓力59 (圖2)。圖示的第一調節(jié)裝置55是可伸縮液壓缸60。代替地，第一調節(jié)裝置55可以連接到第一框架部分20和第一地面接合工具30，以相對于地面45移動第一地面接合工具30。
[0029]參考圖3，第二框架部65在第一地面接合工具30的前方可樞轉地連接到第一框架部分20。第二地面接合工具70連接到第二框架部分65。圖中所示的第二地面接合工具70是圓盤耙組件75。本公開內容考慮其他地面接合工具(例如，松土機)。
[0030]參考圖3和圖4，第二調節(jié)裝置80 (例如，可伸縮液壓缸)連接到第一框架部分20和第二框架部分65。示出的第二調節(jié)裝置80與控制器50流體連通，并且配置為通過相對于第一框架部分20移動第二框架部分65，在第二地面接合工具輸送位置82(圖1)和第二預選選擇操作深度83 (圖2)之間移動第二地面接合工具70。第二調節(jié)裝置80還配置為提供用于第二地面接合工具70的第二預選操作壓力84(圖2)。代替地，第二調節(jié)裝置80可以連接到第二框架部分65和第二地面接合工具70，以相對于地面45移動第二地面接合工具70。
[0031]參考圖3，圖示地，第三框架部分85在第一接地接合工具30的后方可樞轉地連接到第一框架部20。第三地面接合工具90連接到第三框架部分85。圖示的第三地面接合工具90是合壟圓盤耙組件95。本公開內容考慮其他地面接合工具(例如，松土機、圓盤耙組件)。
[0032]第三調節(jié)裝置100 (例如，可伸縮液壓缸)連接到第一框架部分20和第三框架部分85。圖示的第三調節(jié)裝置100與控制器50流體連通，并且被配置為在第三地面接合工具輸送位置102 (圖1)和第三預選操作深度103 (圖2)之間移動第三地面接合工具90。第三調節(jié)裝置100還配置為提供用于第三地面接合工具90的第三預選操作壓力104 (圖2)。代替地，第三調節(jié)裝置100可以連接到第三框架部分85和第三地面接合工具90，以相對于地面45移動第三地面接合工具90。
[0033]繼續(xù)參考圖3，控制系統(tǒng)105連接到農具10。如圖所示，控制系統(tǒng)105連接到第一框架部分20。參照圖5和圖6，控制系統(tǒng)105包括第一位置傳感器110 (例如，霍爾效應轉動傳感器，電位器)，第一位置傳感器110被配置為測量第一地面接合工具30的實際操作深度的第一深度指示(例如，相對位置)，并被配置為產(chǎn)生相應的第一位置信號115。示出的第一位置傳感器110是第一霍爾效應轉動傳感器112。本公開內容考慮其他類型的第一位置傳感器110。
[0034]第一壓力傳感器117 (例如，壓力換能器、測壓元件、牽引連桿、儀表化的銷)被配置為測量第一地面接合工具30的實際操作壓力的第一壓力指示(例如，管線壓力)，并且被配置為產(chǎn)生相應的第一壓力信號119。圖不的第一壓力傳感器117是第一壓力換能器118。本公開內容考慮其他類型的第一壓力傳感器117。
[0035]參考圖4和圖5，第二位置傳感器120 (例如，霍耳效應轉動傳感器、電位器)被配置為測量第二地面接合工具70的實際操作深度的第二深度指示(例如，相對位置)，并且配置為產(chǎn)生相應的第二位置信號125。圖示的第二位置傳感器120是第二霍爾效應轉動傳感器122。本公開容納考慮其他類型的第二位置傳感器120。[0036]第二壓力傳感器127(例如，壓力換能器、測壓元件、牽引連桿、儀表化的銷)被配置為測量第二地面接合工具70的實際操作壓力的第二壓力指示(例如，管線壓力)，并且被配置為產(chǎn)生相應的第二壓力信號129。圖示的第二壓力傳感器127是第二壓力換能器128。本公開內容考慮其他類型的第二壓力傳感器127。
[0037]參考圖5-7，第三位置傳感器130 (例如，霍爾效應轉動傳感器、電位器)被配置為測量第三地面接合工具90的實際操作深度的第三深度指示(例如，相對位置)，并且被配置為產(chǎn)生相應的第三位置信號135。圖示的第三位置傳感器130是第三霍爾效應轉動傳感器132。本公開內容考慮其他類型的第三位置傳感器130。
[0038]第三壓力傳感器137 (例如，壓力換能器、測壓元件、牽引連桿、儀表化的銷)配置為測量第三地面接合工具90的實際操作壓力的第三壓力指示(例如，管線壓力)，并且被配置為產(chǎn)生相應的第三壓力信號139。圖示的第三壓力傳感器127是第三壓力換能器138。本公開內容考慮其他類型的第三壓力傳感器137
[0039]參考圖5，使用開環(huán)、閉環(huán)或優(yōu)選地比例-積分-微分“PID”控制方法的農具控制單元140 (如PID控制器)被配置為接收第一、第二和第三位置信號115、125、135以及第一、第二和第三壓力信號119、129、139，并且產(chǎn)生由控制器50接收的控制信號145。
[0040]在操作中，農具10的連接機構15適于由車輛在行進方向25上拉動。農具10從前到后分為帶有第一、第二和第三地面接合工具30、70、90的第一、第二和第三框架部分20、65和85，第一、第二和第三地面接合工具30、70、90被配置為在獨立的第一、第二和第三預選操作深度58、83、103處操作?？梢栽谛羞M中手動地、或通過GPS激活的指示地圖，或由制造商建議到農具控制單元140的輸入調節(jié)第一、第二和第三地面接合工具30、70、90的第一、第二和第三預選操作深度58、83、103和第一、第二和第三預選操作壓力59、84、104。
[0041]農具控制單元140接收第一、第二和第三位置信號115、125、135以及第一、第二和第三壓力信號119、129、139，并且產(chǎn)生調節(jié)控制器50的控制信號145。然后，控制器50調節(jié)第一、第二和第三調節(jié)裝置55、80、100。
[0042]農具控制單元140控制控制器50，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示對應的預選操作深度58、83、103的對應的深度設定點作為目標。深度設定點可以具有公差范圍。預選壓力范圍可以是單側、雙側或區(qū)間限制。代替地，可以針對第一、第二和第三地面接合工具30、70、90中的每一個的壓力指示設置預選壓力范圍。如果壓力指示不在預選壓力范圍或多個范圍內，農具控制單元140被配置為控制調節(jié)裝置55、80、100，以使深度指示偏離深度設定點，直到壓力指示在預選壓力范圍內或多個范圍內。
[0043]可替換地，農具控制單元140控制控制器50，使得在深度指示在預選深度范圍內的情況中壓力指示以表示對應的預選操作壓力59、84、104的對應的壓力設定點作為目標。壓力設定點可以具有公差范圍。預選深度范圍可以是單側、雙側或區(qū)間限制。代替地，可以針對第一、第二和第三地面接合工具30、70、90中的每一個的深度指示設置預選深度范圍。如果深度指示不在預選深度范圍內或多個范圍內，農具控制單元140被配置為控制調節(jié)裝置55、80、100，以使壓力指示偏離壓力設定點，直到深度指示在預選深度范圍內或多個范圍內
[0044]圖8-11示出根據(jù)另一個實施例的農具210。農具210包括類似于圖1_7的農具
10的特征，并且因此，相同的部件具有相同的標號加上200，并且下面將僅詳細討論農具10和210之間的區(qū)別。
[0045]參考圖8，如圖所示，電子控制器250連接到連接機構215。代替地，電子控制器250可以連接到第一框架部分220。在該圖中示出，電子控制器250被配置為接收電功率源(未示出)。
[0046]第一調節(jié)裝置255 (例如，電子線性致動器，電子轉動致動器)連接到第一框架部分220并且連接到車輪組件240。第一調節(jié)裝置255被配置為與電子控制器250通信，并且被配置用于相對于地面245升高和降低第一框架部分220，以在第一地面接合工具輸送位置257和第一預選操作深度258 (圖9)之間移動第一地面接合工具230。第一調節(jié)裝置255還被配置為提供用于第一地面接合工具230的第一預選操作壓力259(圖9)。圖中所示的第一調節(jié)裝置255是第一調節(jié)裝置電子線性致動器260。
[0047]參考圖10，第二調節(jié)裝置280(例如，電子線性致動器、電子轉動致動器)連接到第一框架部分220和第二框架部分265。圖示的第二調節(jié)裝置280被配置為與控制器250通信，并且被配置為通過相對于第一框架部分220移動第二框架部分265，在第二地面接合工具輸送位置282 (圖8)和第二預選操作深度283 (圖9)之間移動第二地面接合工具270。第二調節(jié)裝置280還被配置為提供用于第二地面接合工具270的第二預選操作壓力284 (圖9)。代替地，第二調節(jié)裝置280可以連接到第二框架部265和第二地面接合工具270，以相對于地面245移動第二地面接合工具270。
[0048]繼續(xù)參考圖10，第三調節(jié)裝置300 (例如，電子線性致動器、電子轉動致動器)連接到第一框架220和第三框架285。圖示的第三調節(jié)裝置300被配置為與電子控制器250通信，并且被配置為在第三地面接合工具輸送位置302 (圖8)和第三預選操作深度303 (圖9)之間移動第三地接合工具290。第三調節(jié)裝置300還被配置為提供用于第三地面接合工具290的第三預選操作壓力304 (圖9)。代替地，第三調節(jié)裝置300可以連接到第三框架部285和第三地面接合工具290，以相對于地面245移動第三地接合工具290。
[0049]參考圖11，使用開環(huán)、閉環(huán)或優(yōu)選地比例-積分-微分“PID”控制方法的農具控制單元340 (如PID控制器)被配置為接收第一、第二和第三位置信號315、325、335以及第一、第二和第三壓力信號319、329、339，并且產(chǎn)生由控制器250接收的控制信號345。
[0050]雖然已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細示出和描述本公開內容，但這種圖示和描述被認為在本質上是示例性的，而不是限制性的，應理解，已經(jīng)示出和描述示例性實施例，并且期望保護落入本公開內容的精神范圍內的所有變化和修改。應注意的是，本公開內容的替代實施例中可以不包括所描述的所有特征，但是仍然受益于這些特征的至少一些優(yōu)點。本【技術領域】的普通技術人員可以容易地設計出他們自己的、結合本公開內容的一個或多個特征并且落入本發(fā)明的由附后權利要求限定的精神和范圍內的實施方案。
[0051]在如下權利要求中提出各種特征。
【權利要求】
1.一種用于農具的控制系統(tǒng)，所述農具包括框架、連接到所述框架的地面接合工具和連接到所述框架的調節(jié)裝置，所述調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合工具并被配置為提供預選操作壓力，所述控制系統(tǒng)包括: 位置傳感器，位置傳感器被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示，并且被配置為產(chǎn)生相應的位置信號； 壓力傳感器，壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示，并被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號；和 農具控制單元，該農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，并被配置為控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示預選操作深度的深度設定點作為目標。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中如果壓力指示不在預選壓力范圍內，農具控制單元被配置為控制調節(jié)裝置，使得深度指示偏離深度設定點，直到壓力指示在預選壓力范圍內。
3.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中農具控制單元采用PID控制回路。
4.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中位置傳感器是霍爾效應轉動傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中壓力傳感器是壓力換能器。
6.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中深度設定點具有公差范圍。
7.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中壓力傳感器是測壓元件。
8.一種用于農具的控制系`統(tǒng)，所述農具包括框架、連接到所述框架的地面接合工具和連接到所述框架的調節(jié)裝置，所述調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合工具并被配置為提供預選操作壓力，所述控制系統(tǒng)包括: 位置傳感器，位置傳感器被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示，并且被配置為產(chǎn)生相應的位置信號； 壓力傳感器，壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示，并被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號；和 農具控制單元，農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，并被配置為控制調節(jié)裝置，使得在深度指示在預選深度范圍內的情況中壓力指示以表示預選操作壓力的壓力設定點作為目標。
9.根據(jù)權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中如果深度指示不在預選深度范圍內，農具控制單元被配置為控制調節(jié)裝置，使得壓力指示偏離壓力設定點，直到深度指示在預選深度范圍內。
10.根據(jù)權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中農具控制單元采用PID控制回路。
11.根據(jù)權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中位置傳感器是霍爾效應轉動傳感器。
12.根據(jù)權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中壓力傳感器是壓力換能器。
13.根據(jù)權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中壓力設定點具有公差范圍。
14.根據(jù)權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中壓力傳感器是測壓元件。
15.一種農具，適于由車輛在向前的行進方向上移動，所述農具包括: 框架； 連接到框架的地面接合工具；調節(jié)裝置，所述調節(jié)裝置連接到所述框架，并且被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合工具，并且被配置為提供預選操作壓力；和 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括: 位置傳感器，位置傳感器被配置為測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示并且配置為產(chǎn)生相應的位置信號； 壓力傳感器，壓力傳感器被配置為測量實際操作壓力的壓力指示并被配置為產(chǎn)生相應的壓力信號；和 農具控制單元，農具控制單元被配置為接收位置信號和壓力信號，并被配置為控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示預選操作深度的深度設定點作為目標。
16.根據(jù)權利要求15所述的農具，其中如果壓力指示不在預選壓力范圍內，農具控制單元被配置為控制調節(jié)裝置，使得深度指示偏離深度設定點，直到壓力指示在預選壓力范圍內。
17.根據(jù)權利要求15所述的農具，其中農具控制單元采用PID控制回路。
18.根據(jù)權利要求15所述的農具，其中位置傳感器是霍爾效應轉動傳感器。
19.根據(jù)權利要求15所述的農具，其中壓力傳感器是壓力換能器。
20.根據(jù)權利要求15所述的農具，其中深度設定點具有公差范圍。
21.—種控制農具的方法，所述農具包括框架、連接到所述框架的地面接合工具和連接到所述框架的調節(jié)裝置，所述調節(jié)裝置被配置為在輸送位置和預選操作深度之間升高和降低地面接合工具并被配置為提供`預選操作壓力，所述方法包括下述步驟: 測量地面接合工具的實際操作深度的深度指示； 產(chǎn)生相應的位置信號； 測量實際操作壓力的壓力指示； 產(chǎn)生相應的壓力信號； 接收位置信號和壓力信號；和 控制調節(jié)裝置，使得在壓力指示在預選壓力范圍內的情況中深度指示以表示預選操作深度的深度設定點作為目標。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，進一步包括下述步驟:控制調節(jié)裝置，使得如果壓力指示不在預選壓力范圍內，使深度指示偏離深度設定點，直到壓力指示在預選壓力范圍內。
【文檔編號】G05B19/04GK103513589SQ201310247358
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月20日 優(yōu)先權日:2012年6月20日
【發(fā)明者】羅伯特·T·卡斯帕, 肖恩·J·貝克爾, 里基·B·泰倫, 賈洛德·R·瑞科樂 申請人:迪爾公司