NL1004479C2 - Actuator voor gebruik in een landbouwinrichting voor het uitvoeren van bewerkingen op rijgewassen. - Google Patents

Description

Actuator voor gebruik in een landbouwinrichting voor het uitvoeren van bewerkingen op rijgewassen.

De uitvinding heeft betrekking op een actuator voor gebruik in 5 een landbouwinrichting voor het uitvoeren van bewerkingen, zoals dunnen, op rijgewassen, omvattende een roteerbare schijf, waarop één of meer hakwerktuigen zwenkbaar tussen een rustpositie en een werk-positie zijn aangebracht, waarbij de hakwerktuigen zich in de werkpo-sitie bij benadering radiaal ten opzichte van de schijf uitstrekken en 10 waarbij de hakwerktuigen zich in de werkpositie in hoofdzaak binnen het omtreksgebied van de schijf bevinden.

Een dergelijke actuator is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage No 6500^95. De hakwerktuigen van de bekende actuator staan in de rustpositie loodrecht op het vlak van de schijf en zijn ook zwenkbaar 15 in een richting loodrecht op het vlak van de schijf. Bij de bekende actuator is voor het zwenken van elk hakwerktuig steeds een stoter aanwezig waarmee het hakwerktuig in scharnierende verbinding staat. De stoters zijn sociaal verschuifbaar gelegerd op de schijf. Voor het vastzetten van de stoters zijn aan de schijf aangebrachte grendelpal-20 len voorzien, die via een mechanische overbrenging door middel van een draaimagneet te bedienen zijn.

De bekende actuator heeft als nadeel dat deze een complexe mechanische constructie heeft, die slijtagegevoelig is. Daarnaast vereist het zwenken van de hakwerktuigen tussen de rustpositie en de werkposi-25 tie veel tijd. Dit heeft tot gevolg dat de bekende actuator slechts met een lage maximale snelheid langs de rijgewassen kan worden voortbewogen .

De uitvinding heeft tot doel om een actuator van de asm het begin genoemde soort te verschaffen die de bovengenoemde nadelen opheft.

30 De actuator volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de hakwerktuigen zodanig op de schijf zijn aangebracht dat het zwenken plaats kan vinden door variatie van het toerental van de schijf.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de actuator zijn de hakwerk-tuigen in hoofdzaak zwenkbaar in het vlak van de schijf. Deze actuator 35 neemt in bedrijf weinig ruimte in beslag. Verder kan deze actuator met behulp van een eenvoudige mechanische constructie gerealiseerd worden. In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de actuator is elk hakwerktuig nabij één einde ervan zwenkbaar rond een as aangebracht, 1004479 2 welke as bij benadering loodrecht op het vlak van de schijf staat, en door middel van veermiddelen met de schijf is verbonden. Deze actuator heeft een eenvoudige constructie met weinig bewegende delen. Dit heeft als voordelen dat deze actuator tegen lage kosten gefabriceerd kan 5 worden. Bovendien is deze actuator duurzaam en vereist deze weinig onderhoud, zodat ook de onderhoudskosten naar verwachting laag zullen zijn.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een landbouwinrichting voor het schoffelen van rijgewassen voorzien van tenminste één actua-10 tor volgens de uitvinding, waarbij de landbouwinrichting verder is voorzien van detectiemiddelen voor het detecteren van onkruid en/of gewassen en van stuurmiddelen die zijn verbonden met de detectiemiddelen en met aandrijfmiddelen van de actuator, waarbij de stuurmiddelen zijn ingericht voor het in antwoord op een signaal afkomstig van de 15 detectiemiddelen variëren van het toerental van de schijf door aansturing van de aandrijfmiddelen voor het selectief schoffelen van onkruid. Dankzij toepassing van de actuator volgens de uitvinding heeft deze landbouwinrichting een relatief hoge maximale rijsnelheid. Met deze landbouwinrichting vormt de mechanische onkruidbestrijding voort-20 aan een serieus alternatief voor de andere vormen van onkruidbestrij-ding, zoals chemische onkruidbestrijding en onkruidbestrijding door middel van verbranding. Gezien de toenemende zorg om het milieu in de landbouwsector bestaat er grote behoefte aan een dergelijk milieuvriendelijk alternatief. De landbouwinrichting volgens de uitvinding 25 kan bovendien uitkomst bieden bij het bereiken van de doelstellingen van het door de overheid opgestelde meerjarenplan gewasbescherming, te weten: 1) halvering van het gebruik van bestrijdingsmiddelen in het jaar 2000 ten opzichte van het niveau van 1985 en 2) vermindering van de afhankelijkheid van chemische bestrijdingsmethoden in het algemeen. 30 De uitvinding heeft mede betrekking op een landbouwinrichting voor het dunnen van rijgewassen voorzien van tenminste één actuator volgens de uitvinding, welke landbouwinrichting verder is voorzien van stuurmiddelen die zijn ingericht om het toerental van de schijf te variëren door aansturing van aandrijfmiddelen van de actuator zodanig 35 dat de hakwerktuigen zich afwisselend een eerste tijdperiode in de werkpositie en een tweede tijdperiode in de rustpositie bevinden.

De uitvinding zal nu in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarin: 1004479 3 figuur 1 een zijaanzicht toont van een actuator volgens de uitvinding, die is aangebracht op een trekker; figuur 2 een vooraanzicht toont van de actuator volgens de uitvinding uit figuur 1 in meer detail; 5 figuren 3a en 3b een schematische weergave tonen van de krachten die in bedrijf werken op een hakwerktuig van een actuator volgens de uitvinding; figuur 4 een schematische weergave toont van een eerste landbouwinrichting volgens de uitvinding voor het schoffelen van rijgewassen; 10 en figuur 5 een schematische weergave toont van een tweede landbouwinrichting volgens de uitvinding voor het dunnen vein rijgewassen.

Figuur 1 toont een op zich bekende trekker 1 voorzien van een actuator 2 volgens de uitvinding. De actuator 2 omvat een schijf 3 die 15 roteerbaar is aangebracht op een as 5· Voor het roteren van de schijf 3 zijn aandrijfmiddelen 6 voorzien. Bij voorkeur zijn deze aandrijf-middelen hydraulisch. In het algemeen kunnen voor aandrijving van schijf 3 die aandrijfmiddelen worden benut die standaard op een trekker aanwezig zijn.

20 Schijf 3 is voorzien van één of meer hakwerktuigen 4. In de ge toonde voorkeursuitvoeringsvorm heeft de actuator 2 twee hakwerktuigen 4, maar het zal voor een deskundige op het vakgebied duidelijk zijn dat het aantal hakwerktuigen gevarieerd kan worden, waarbij rekening kan worden gehouden met de omstandigheden vein het specifieke geval, 25 bijvoorbeeld de soort bewerking die moet worden uitgevoerd of het soort gewas dat bewerkt moet worden.

In figuur 1 is de situatie getoond waarin actuator 2 wordt gebruikt om selectief onkruid 8 te verwijderen uit het rijgewas 7· Hakwerktuigen 4 bevinden zich in figuur 1 in de werkpositie, d.w.z. dat 30 deze zich bij benadering radiaal uitstrekken ten opzichte van schijf 3· Wanneer schijf 3 nu in bedrijf roteert rondom as 5t aangedreven door aandrijfmiddelen 6, dan slaan hakwerktuigen 4 het onkruid 8 tus sen gewas 7 weg.

Actuator 2 is geschikt voor gebruik in een landbouwinrichting 35 voor het uitvoeren van bewerkingen, zoals dunnen en schoffelen, op gewassen, en met name rijgewassen. Actuator 2 is zo geconstrueerd dat hakwerktuigen 4 snel van de getoonde werkpositie naar de rustpositie kunnen zwenken, waarin de hakwerktuigen zich in hoofdzaak binnen het 1 004 4 71 4 omtreksgebied van schijf 3 bevinden. Volgens de uitvinding zijn de hakwerktuigen zodanig aangebracht, dat het zwenken plaats kan vinden door variatie van het toerental van de schijf. Deze speciale constructie van de actuator maakt het mogelijk om hakwerktuigen 4 relatief 5 snel te zwenken tussen de werkpositie en de rustpositie. Bij voorkeur zijn de hakwerktuigen 4 zodanig op schijf 3 aangebracht dat de hakwerktuigen in hoofdzaak zwenkbaar zijn in het vlak van de schijf.

De actuator volgens de uitvinding is geschikt voor toepassing in een landbouwinrichting voor het schoffelen van rijgewassen, zoals 10 getoond in figuur 1. Voor deze toepassing zijn extra technische voorzieningen noodzakelijk, die nader zullen worden uitgelegd onder verwijzing naar figuur 4.

De actuator volgens de uitvinding kan verder bijvoorbeeld worden aangebracht in een landbouwinrichting voor het dunnen van rijgewassen. 15 Het zwenken van de hakwerktuigen kan dan met tevoren vastgestelde regelmatige tussenpozen plaatsvinden, zodat het gewas wordt uitgedund. Het snelle zwenken van de hakwerktuigen maakt een hogere maximaal toelaatbare snelheid mogelijk voor het voortbewegen van de landbouwinrichting door de rij. Het dunnen kan dus sneller plaatsvinden dan met 20 een landbouwinrichting voorzien van een actuator volgens de stand der techniek. Verdere details van deze tweede landbouwinrichting zullen worden besproken onder verwijzing naar figuur 5·

De actuator volgens de uitvinding is met name geschikt voor het bewerken van alle op afstand geplaatste rijgewassen. Enkele voorbeel-25 den hiervan zijn suikerbieten, volgronds-groenteteelt, zoals kool, prei en sla, bollenteelt en bomen en planten, bijvoorbeeld in kwekerijen.

Figuur 2 toont een voorkeursuitvoeringsvorm vein de actuator volgens de uitvinding. Op schijf 3 van actuator 2 zijn twee hakwerktuigen 30 4, nabij één einde ervem, zwenkbaar rond een as 9 aangebracht. As 9 staat bij benadering loodrecht op het vlak van schijf 3· Heikwerktuigen 4 zijn verder elk door middel van afzonderlijke veermiddelen 10 met schijf 3 verbonden. Schijf 3 is voorts voor elk hakwerktuig voorzien van een eerste aanslag 11, waartegen het hakwerktuig in de rustpositie 35 aanligt, en van een tweede aanslag 12 waartegen het hakwerktuig in de werkpositie aanligt. Ter verduidelijking zijn hakwerktuigen 4 elk in een andere positie afgebeeld. Het bovenste hakwerktuig 4 is afgebeeld in de werkpositie, terwijl het onderste hakwerktuig 4 is afgebeeld in 1004479 5 de rustpositie. Hakwerktuigen 4 en schijf 3 omvatten bij voorkeur aluminium. Door het gebruik van aluminium wordt de actuator licht en is deze dus makkelijk te roteren, maar is deze tevens sterk en duurzaam. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm zijn de hakwerktuigen 5 tandvormige organen 4. Als alternatief kunnen messen worden toegepast, of alle andere op het vakgebied bekende en geschikte hakwerktuigen. De getoonde tandvormige organen hebben een eenvoudige constructie en zijn, mede door hun botte vorm, slijtagevast. De lengte van tandvormige organen 4 is bij benadering 180 mm en de dikte is bij benadering 10 5 mm.

Schijf 3 is bij voorkeur bij benadering 8 mm dik en heeft een diameter van bij benadering 180 mm.

Bij voorkeur omvatten de veermiddelen tenminste één veer 10 met een veerconstante die bij benadering 32 N/mm is.

15 Bij voorkeur bevinden de hakwerktuigen 4 zich bij een toerental dat kleiner is dan of gelijk is aan bij benadering 700 omwentelingen per minuut in de rustpositie en bevinden deze zich bij een toerental dat groter is dan of gelijk is aan bij benadering 850 omwentelingen per minuut in de werkpositie. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door 20 een actuator te ontwerpen volgens de bovengenoemde specificaties. Wellicht ten overvloede wordt hierbij nog opgemerkt dat deze specificaties slechts ter verduidelijking van de uitvinding zijn gegeven en geenszins beperkend zijn bedoeld.

Door de toerentallen in het gebied tussen ongeveer 700 en 85Ο 25 omwentelingen per minuut te kiezen is de resolutie van de actuator voldoende hoog. Dit volgt uit de onderstaande vergelijking resolutie = toerental * aantal tanden (1) rijsnelheid 30

Tevens kunnen de standaard op een landbouwvoertuig, zoals een trekker, aanwezige aandrijfmiddelen voldoende vermogen genereren om de actuator volgens de uitvinding met een dergelijk toerental te roteren.

Uit tests en berekeningen is gebleken dat het zwenken van de 35 hakwerktuigen tussen de rustpositie en de werkpositie bij de actuator volgens de uitvinding met de bovengenoemde specificaties plaats kan vinden binnen een tijdsperiode van bij benadering 25 milliseconden. De maximaal toelaatbare rijsnelheid waarmee de actuator door de rij kan worden voortbewogen is mede afhankelijk van de afmetingen van het 1 004 4 7.

6 betreffende gewas. Wanneer men uitgaat van een onbewerkte lengte in de rij van bij benadering 5 cm (dit komt overeen met de breedte van een bietenplant in het 4-blad-stadium met een marge van 1 cm aan beide kanten), dan is de maximaal toelaatbare rijsnelheid bij benadering 5 1 meter per seconde. (De hakwerktuigen moeten immers tijdens het af leggen van 2,5 cm van de werkpositie naar de rustpositie zwenken, hetgeen bij benadering 25 milliseconden duurt.) Ter vergelijking is de maximaal toelaatbare rijsnelheid bij de actuator volgens de stand van de techniek bij benadering 0,37 meter per seconde. De schakeltijd van 10 de bekende actuator is 68-156 milliseconden bij een toerental van 215-415 omwentelingen per minuut. De actuator volgens de uitvinding levert dus een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de stand der techniek. Deze is daarom bij uitstek geschikt voor toepassing in een landbouwinrichting voor het schoffelen van rijgewassen (zie figuur 4). 15 Figuren 3a en 3b tonen de krachten die werken op de hakwerktuigen van de actuator zoals getoond in figuur 2. Figuur 3a toont de krachten die werken op het onderste hakwerktuig dat zich in de rustpositie bevindt. Op het hakwerktuig werken de middelpuntzoekende kracht Fmpz, de veerkracht Fveer en de traagheidskracht Ftr, waarvoor de volgende 20 vergelijkingen gelden:

FmPz = m * ω2 * r (2)

Fveer = C * U (3) 25

Ftr = m * a (4)

Hierin is m de massa van het hakwerktuig (kg), ω de hoeksnelheid (rad/s), r de straal (m), c de veerconstante (N/m), u de uitrekking 30 (m) en a de versnelling aan de omtrek (m/s2).

In figuur 3a en 3b is de rotatierichting van de schijf aangeduid met de pijl.

In figuur 3a bevindt hakwerktuig 4 zich in de rustpositie zoals getoond in figuur 2. Bij een constant toerental is de traagheidskracht 35 Ftr gelijk aan nul. De krachten vormen dan een evenwichtsituatie en het hakwerktuig bevindt zich in de rustpositie. Door nu het toerental te verhogen, neemt de middelpunt zoekende kracht Fmpz toe. Tijdens het versnellen krijgt ook Ftr een waarde groter dan nul. Tengevolge hiervan 1004479 7 zal het hakwerktuig 4 van de rustpositie naar de werkpositie zwenken.

In figuur 3b zijn de krachten getoond die werken op een hakwerktuig 4 in de werkpositie, zoals getoond in figuur 2. Zoals boven vermeld is Ftr gelijk asin nul bij een constant toerental. Er is een krach-5 tenevenwicht en het hakwerktuig 4 bevindt zich in de werkpositie. Wanneer het toerental nu wordt verlaagd, neemt de middelpuntzoekende kracht Fmpï af en krijgt de traagheidskracht Ftr een negatieve waarde, zoals getekend in figuur 3b. Tengevolge hiervan zal de veer van de werkpositie naar de rustpositie zwenken onder invloed van de veer-10 kracht Fveer.

In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm (zie fig. 2) vindt het zwenken plotseling plaats. De hakwerktuigen zijn in een zogenaamde "bistabiele mechanische toestand" op de schijf aangebracht.

Figuur 4 toont schematisch een landbouwinrichting voor het schof-15 felen van rijgewassen, die is voorzien van tenminste één actuator volgens de uitvinding. Landbouwinrichting 20 omvat detectiemiddelen 21 voor het detecteren van onkruid en/of gewassen. Verder omvat landbouwinrichting 20 stuurmiddelen 22 die zijn verbonden met de detectiemid-delen 21 en met aandrijf middelen 6 voor de actuator 2. Stuurmiddelen 20 22 zijn ingericht voor het in antwoord op een signaal afkomstig van de detectiemiddelen 21 variëren van het toerental van de schijf 3 van actuator 2 door aansturing van aandrijfmiddelen 6 ervan.

Landbouwinrichting 20 is geschikt voor het selectief schoffelen van onkruid in rijgewassen. Detectiemiddelen 21 kunnen bijvoorbeeld 25 ingericht zijn om het rijgewas te herkennen. Bij herkenning van het rijgewas wordt dan een signaal afgegeven in antwoord waarop stuurmiddelen 22 aandrijfmiddelen 6 van actuator 2 zodanig besturen dat het toerental waarmee de schijf roteert wordt verlaagd. De hakwerktuigen zullen dan van de werkpositie naar de rustpositie zwenken, zodat land-30 bouwinrichting 20 langs het rijgewas wordt voortbewogen zonder dat het rijgewas beschadigd wordt. Zodra detectiemiddelen 21 onkruid detecteren vindt een omgekeerd proces plaats waarbij via stuurmiddelen 22 en aandrijfmiddelen 6 de hakwerktuigen 4 van actuator 2 van de rustpositie naar de werkpositie worden gezwenkt. Door de korte tijd die de 35 actuator volgens de uitvinding nodig heeft om de hakwerktuigen van de rustpositie naar de werkpositie en vice versa te zwenken, kan de landbouwinrichting 20 met relatief hoge snelheid langs het rijgewas worden voortbewogen. Landbouwinrichting 20 kan daarbij op alle op zich beken- 1004479 8 de landbouwvoertuigen worden aangebracht. Bij voorkeur maakt landbouwinrichting 20 gebruik van de aandrijfmiddelen van het betreffende landbouwvoertuig, zoals aandrijfmiddelen 6 van trekker 1. Bij voorkeur worden hiervoor hydraulische aandrijfmiddelen gebruikt. Detectiemidde-5 len 21 en stuurmiddelen 22 zijn op het vakgebied bekend. Voor de de-tectiemiddelen kan bijvoorbeeld worden verwezen naar het artikel "Mechanical Weed Control in Sugar Beet Growing: The detection of a plant in a row", J. Bontsema et al, gepubliceerd in Mathematical and Control Applications in Agriculture and Horticulture, Proceedings of 10 the IFAC/ISHS Workshop, Matsuyama, Japan, 30 september - 3 oktober 1991-

De actuator volgens de uitvinding kan eveneens worden gebruikt in een landbouwinrichting voor het dunnen van rijgewassen, zoals eerder is vermeld. De landbouwinrichting zal in deze vorm eenvoudiger zijn 15 dan landbouwinrichting 20, omdat geen detectiemiddelen nodig zijn voor gewasherkenning. Deze landbouwinrichting omvat tenminste één actuator volgens de uitvinding daarvoor. Verder omvat deze landbouwinrichting stuurmiddelen die zijn ingericht om het toerental van de schijf te variëren door aansturing van aandrijfmiddelen van de actuator. De 20 aansturing vindt op zodanige wijze plaats dat van de hakwerktuigen vein de actuator zich steeds afwisselend een voorafbepaalde eerste tijd-periode in de werkpositie bevinden en zich steeds een voorafbepaalde tweede tijdperiode in de rustpositie bevinden.

Figuur 5 toont een landbouwinrichting 30 volgens het zojuist 25 geschetste werkingsprincipe, voorzien van stuurmiddelen 31. die zijn verbonden met aandrijfmiddelen 6 van actuator 2 volgens de uitvinding. Voor aandrijfmiddelen 6 geldt hetzelfde als hierboven met betrekking tot landbouwinrichting 20, getoond in figuur 4, is vermeld. Natuurlijk kunnen stuurmiddelen 31 van landbouwinrichting 30 desgewenst ook zoda-30 nig zijn ingericht dat deze door de bestuurder van het landbouwvoertuig, waarop landbouwinrichting 30 is aangebracht, kunnen worden bediend. De kennis en technieken om landbouwinrichting 30, zoals hierboven omschreven, te realiseren, zijn aan een deskundige op het vakgebied bekend en hoeven derhalve in de context van deze octrooiaanvrage 35 niet nader te worden uitgelegd.

1004

Claims (11)

1. Actuator voor gebruik in een landbouwinrichting voor het uitvoeren van bewerkingen, zoals dunnen, op rijgewassen, omvattende een 5 roteerbare schijf, waarop één of meer hakwerktuigen zwenkbaar tussen een rustpositie en een werkpositie zijn aangebracht, waarbij de hakwerktuigen zich in de werkpositie bij benadering radiaal ten opzichte van de schijf uitstrekken en waarbij de hakwerktuigen zich in de rustpositie in hoofdzaak binnen het omtreksgebied van de schijf bevinden, 10 met het kenmerk. dat de hakwerktuigen (4) zodanig op de schijf (3) zijn aangebracht dat het zwenken plaats kan vinden door variatie van het toerental van de schijf.

2. Actuator volgens conclusie 1, waarbij de hakwerktuigen (4) in 15 hoofdzaak zwenkbaar zijn in het vlak van de schijf (3).

3. Actuator volgens conclusie 1 of 2, waarbij elk hakwerktuig (4) nabij één einde ervan zwenkbaar rond een as (9) is aangebracht, welke as bij benadering loodrecht op het vlak van de schijf (3) staat, en 20 door middel van veermiddelen (10) met de schijf is verbonden.

4. Actuator volgens conclusie 1, 2 of 3. waarbij de schijf (3) voor elk hakwerktuig (4) is voorzien van een eerste aanslag (11) waartegen het hakwerktuig in de rustpositie aanligt en van een tweede 25 aanslag (12) waartegen het hakwerktuig in de werkpositie aanligt.

5· Actuator volgens conclusie 3 of 4, waarbij de veermiddelen tenminste één veer (10) omvatten met een veerconstante die bij benadering 32 N/mm is. 30

6. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de hakwerktuigen (4) zich bij een toerental dat kleiner is dan of gelijk is aan bij benadering 700 omwentelingen per minuut in de rustpositie bevinden.

7· Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de hakwerktuigen (4) zich bij een toerental dat groter is dan of gelijk is aan bij benadering 850 omwentelingen per minuut in de werkpositie 35 1004479 5 bevinden.

8. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de hakwerktuigen (4) en/of de schijf (3) aluminium omvatten.

9· Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de hakwerktuigen tandvormige organen (4) zijn.

10. Landbouwinrichting voor het schoffelen van rijgewassen voor-10 zien van tenminste één actuator zoals beschreven in één van de voorgaande conclusies, waarbij de landbouwinrichting verder is voorzien vein detectiemiddelen (21) voor het detecteren van onkruid en/of gewassen en van stuurmiddelen (22) die zijn verbonden met de detectiemiddelen en met aandrijfmiddelen (6) van de actuator (2), waarbij de stuur-15 middelen zijn ingericht voor het in antwoord op een signaal afkomstig van de detectiemiddelen variëren van het toerental van de schijf (3) door aansturing van de aandrijfmiddelen voor het selectief schoffelen van onkruid.

11. Landbouwinrichting voor het dunnen van rijgewassen voorzien van tenminste één actuator zoals beschreven in één van de voorgaande conclusies 1 t/m 9. welke landbouwinrichting verder is voorzien van stuurmiddelen (31) die zijn ingericht om het toerental van de schijf (3) te variëren door aansturing van aandrijfmiddelen (6) van de actua-25 tor (2) zodanig dat de hakwerktuigen (4) zich afwisselend een eerste tijdperiode in de werkpositie en een tweede tijdperiode in de rustpo-sitie bevinden. 1 1004479