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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erntemaschine, insbesondere einen Lade- wagen, mit einem Maschinenrahmen, an dem ein höhenverstellbarer Erntevorsatz gelagert ist, einer Kolbenzylindereinheit zur Höhenverstellung des Erntevorsatzes relativ zum Maschinenrahmen, die von einer Druckmittelquelle her über einen Druckmittelkreis mit Druckmittel beaufschlagt ist, einem Höhensensor sowie einer Steuereinrichtung zur Betätigung der Kolbenzylindereinheit in Abhängigkeit eines Höhensensorsignals.
Eine derartige Erntemaschine ist aus der EP 1 108 351 A1 bekannt, die einen Mähdrescher mit einem höhenverstellbaren Schneidwerk zeigt. Das Schneidwerk ist mittels eines Hydraulikzylinders anhebbar, wenn mittels eines Tasters ein Hin- dernis erfasst wird. Dieser Taster ist an dem höhenverstellbaren Schneidwerk an- gebracht und gibt immer dann ein Signal ab, wenn das Schneidwerk dem Boden zu nahe kommt oder anders herum ausgedrückt ein Hindernis dem Schneidwerk zu nahe kommt. Im normalen Betrieb ist das Schneidwerk abgelassen, wobei der Hy- draulikzylinder in Schwimmstellung geschaltet ist. Wird von dem Taster ein Hinder- nis erfasst, wird mittels einem Schaltventil hydraulischer Druck auf den Hydrau-
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likzylinder gegeben, so dass dieser einfährt und das Schneidwerk anhebt.
Ist das
Schneidwerk weit genug angehoben, bleibt das Signal des Tasters wieder aus, woraufhin das Schaltventil wieder zurückschaltet und das Schneidwerk wieder ab- sinken kann.
Diese bekannte Höhensteuerung des Erntevorsatzes einer Erntemaschine ist je- doch weiter verbesserungsfähig. Zum einen erlaubt die genannte Höhensteuerung lediglich ein Anheben des Erntevorsatzes. Wenn jedoch die Bodenkontur nach unten geht, ist kein aktives nach unten Fahren des Erntevorsatzes vorgesehen.
Zum anderen fährt die Höhensteuerung dem tatsächlichen Höhenprofil stets hinter- her, da ein Anheben des Erntevorsatzes erst dann erfolgt, wenn der Abstand vom
Boden bereits zu gering ist, da erst dann der Taster anspricht. Der Erntevorsatz folgt nicht exakt dem Höhenprofil des Bodens.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Erntemaschine der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll eine verbesserte Höhensteuerung für den Erntevorsatz geschaffen werden, die sicherstellt, dass der Erntevorsatz exakt dem Höhenprofil des zu bearbeitenden Bodens folgt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Erntemaschine gemäss Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäss ist der Höhensensor nicht als Ein-/Aus-Schalter ausgebildet, sondern gibt ein kontinuierliches Höhensignal ab, das die Höhe eines in Fahrtrichtung jeweils vor dem Erntevorsatz liegenden Bodenabschnitts angibt. Der Druckmittelkreis weist ein Proportionalventil auf, das von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit dieses kontinuierlichen Höhensignals angesteuert ist. Dadurch, dass der Höhensensor nicht nur bei Unterschreiten eines Schwellwerts anspricht, d. h. kein Ein-/Aus-Signal abgibt, sondern permanent das vor dem Erntevorsatz liegende Hö-
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henprofil des Bodens erfasst und ein entsprechendes kontinuierliches Signal ab- gibt, kann der Erntevorsatz kontinuierlich und quasi vorausschauend auf einen Soll-
Wert gefahren werden.
Im Gegensatz zu einer blossen Schwellwertsteuerung als
Reaktion auf eine bereits geänderte Höhe kann der Erntevorsatz präzise auf eine gewünschte Soll-Höhe gefahren werden. Dies wird durch ein Proportionalventil er- reicht, das die Druckmittelbeaufschlagung des Hydraulikzylinders steuert und selbst von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit des kontinuierlichen Höhensignals angesteuert ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Höhensensor berührungslos arbeitend ausgebildet und am Maschinenrahmen befestigt. Im Gegensatz zu einem am höhenverstellbaren Erntevorsatz angebrachten Taster, der erst dann anspricht bzw. erst dann ein geändertes Signal abgibt, wenn der Erntevorsatz bereits von der SollHöhe abweicht bzw. dem Boden zu nahe kommt, kann durch den am Maschinenrahmen angeordneten Höhensensor unmittelbar eine Höhenänderung des Bodens erfasst werden, bevor diese den Erntevorsatz erreicht, so dass der Erntevorsatz stets auf den Soll-Wert der Höhe über dem Boden gefahren werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Kolbenzylindereinheit doppeltwirkend ausgebildet, wobei beide Kammern der doppeltwirkenden Kolbenzylindereinheit, d. h. die beiden Kammern auf den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens, mit dem Proportionalventil verbunden sind. Das genannte Proportionalventil ist einerseits mit der Druckquelle und andererseits mit dem Tank des Druckmittelkreises verbunden.
Die anderen beiden Ausgänge des Proportionalventils sind mit den beiden Kammern der doppeltwirkenden Kolbenzylindereinheit verbunden.
Vorzugsweise wird dementsprechend die Kolbenzylindereinheit stets zwangsgeführt, d. h. es ist keine Schwimmstellung der Kolbenzylindereinheit vorgesehen, in der sich der Erntevorsatz unter seinem Eigengewicht absenken könnte. Der Erntevorsatz wird zwangsweise stets auf die gewünschte Höhe gefahren.
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Der Erntevorsatz muss nicht zwangsweise von einer einzelnen Kolbenzylinderein- heit angehoben bzw. abgesenkt werden. Es können in Weiterbildung der Erfindung auch mehrere Kolbenzylindereinheiten vorgesehen sein. Vorzugsweise ist jeder der
Kolbenzylindereinheiten ein Proportionalventil vorgeschaltet, das in der zuvor be- schriebenen Weise einerseits mit den beiden Kammern der jeweiligen Kolbenzylindereinheit verbunden ist und andererseits mit der Druckquelle sowie dem Tank des
Fluidkreislaufes in Verbindung steht.
Vorzugsweise ist zwischen der Druckquelle und dem Proportionalventil bzw. den Proportionalventilen zumindest ein Druckspeicher vorgesehen, der dazu dient, bei plötzlich auftauchenden Hindernissen genügend Druckfluid zur Verfügung zu stellen, um ein schnelles Hochreissen des Erntevorsatzes zu erlauben. Der Druckspeicher ist an die Leitung angeschlossen, die von der Druckquelle zu dem Proportionalventil führt, wobei zweckmässigerweise zwischen dem Druckspeicher und der Druckquelle ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Andererseits ist der Druckspeicher nicht unmittelbar mit der bzw. den Kolbenzylindereinheiten verbunden, sondern ausschliesslich über eine ventilgesteuerte Verbindung mit der Kolbenzylindereinheit verbindbar.
Insbesondere ist keine ständig offene, freie und ohne ein Ventil beschaltete Verbindung zwischen dem Druckspeicher und der bzw. den Kolbenzylindereinheiten vorgesehen, vielmehr ist der Druckspeicher insbesondere ausschliesslich über das Proportionalventil bzw. die Proportionalventile mit der Kolbenzylindereinheit verbunden. Gegebenenfalls kann das genannte Proportionalventil über eine mit einem Absperrventil beschaltete Leitung umgangen sein. Für den Fall, dass der Erntevorsatz plötzlich hochgerissen werden soll, kann das Absperrventil geöffnet werden, so dass das im Druckspeicher gespeicherte Druckfluid schnellst möglich auf die Kolbenzylindereinheit gegeben werden kann, um eine Verzögerung durch das Verstellen des Proportionalventils bzw. den begrenzten Querschnitt des Proportionalventils zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines von einem Schlepper gezogenen Ladewagens nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, der als Erntevorsatz eine höhenverstellbare Pick-up aufweist, deren Hubzylinder sensorge- steuert betätigt wird, Fig. 2 einen Schaltplan, der den Hydraulikkreis und die Steuereinrichtung zur
Betätigung des Hubzylinders der Pick-up des Ladewagens aus Fig. 1 zeigt, und Fig. 3 einen Schaltplan, der den Hydraulikkreis und die Steuereinrichtung zur
Betätigung zweier Hubzylinder zeigt, mit denen die Pick-up des Ladewa- gens aus Fig. 1 angehoben bzw. abgesenkt werden kann.
Der in Figur 1 gezeigte Ladewagen 1 besitzt einen Maschinenrahmen 2, der einen Erntegutaufnahmespeicher 3 trägt und selbst von einem Fahrwerk 4 getragen wird, so dass er auf dem zu bearbeitenden Boden 5 fahren kann. Mittels einer Deichsel 6 ist der Ladewagen 1 an einen Schlepper 7 ankuppelbar, so dass er von diesem gezogen werden kann.
An dem Maschinenrahmen 2 ist als Erntevorsatz eine Pick-up 8 angeordnet, die eine Stachelwalze zur Aufnahme von auf dem Boden liegenden Erntegut sowie eine Fördereinrichtung zur Förderung des aufgenommenen Ernteguts in den Erntegutaufnahmespeicher 3 aufweist.
Die Pick-up 8 ist an dem Maschinenrahmen 2 um eine horizontale Achse quer zur Fahrtrichtung des Ladewagens 1 schwenkbar gelagert und kann mittels einem Hydraulikzylinder 9 in ihrer Höhe relativ zum Maschinenrahmen 2 verstellt werden.
Der Hydraulikzylinder 9 ist einerseits am Maschinenrahmen 2 und andererseits an der schwenkbaren Pick-up 8 angelenkt.
Wie Figur 2 zeigt, ist der Hydraulikzylinder 9 doppeltwirkend ausgebildet. Beide Druckkammern 10 und 11 des Hydraulikzylinders 9 weisen Druckleitungsanschlüs-
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se auf und sind über Druckleitungen 12 und 13 mit einem Proportionalventil 14 verbunden. Gemäss Figur 2 ist der Hydraulikzylinder 9 ausschliesslich mit dem Proportionalventil 14 verbunden.
Das Proportionalventil 14 ist andererseits über eine Druckleitung 15 mit einer Druckquelle 16 sowie über eine Rückleitung 17 mit dem Tank 18 des Hydraulikkreises 19 verbunden. Wie Figur 2 zeigt, ist an die Druckleitung 17 zwischen der Druckquelle 16 und dem Proportionalventil 14 ein Druckspeicher 20 angeschlossen, wobei zwischen dem Anschluss des Druckspeichers 20 an die Druckleitung 15 und der Druckquelle 16 ein Rückschlagventil 21 vorgesehen ist, welches einen Druckfluidstrom von der Druckquelle zu dem Druckspeicher erlaubt, in umgekehrter Richtung die Leitung jedoch sperrt.
Über das Proportionalventil 14 sind die Druckleitungen 12 und 13 bzw. die Druckkammern 10 und 11 des Hydraulikzylinders 9 wahlweise mit der Druckquelle 16 oder dem Tank 18 verbindbar. Entsprechend der Stellung des Proportionalventils 14 wird die Kolbenstanges Hydraulikzylinders 9 ausgefahren bzw. eingefahren. Wie sich aus Figur 2 ergibt, ist für den Hydraulikzylinder 9 keine Schwimmstellung vorgesehen. Seine Stellung ist zwangsgesteuert.
Das Proportionalventil 14 wird von einer Steuereinrichtung 22 angesteuert, die gemäss der gezeichneten Ausführungsform aus einem Mikrokontroller 23 und einem Ansteuerbaustein 24 bestehen kann. Die Steuereinrichtung 22 ist mit einem Höhensensor 25 verbunden, der, wie Figur 1 zeigt, vorzugsweise an der Deichsel 6 des Ladewagens 1 befestigt ist und das Bodenprofil des in Fahrtrichtung vor der Pick-up 8 liegenden Bodens abtastet. Gegebenenfalls kann ein weiterer Sensor hinter der Pick-up angeordnet sein, um auch bei Rückwärtsfahrt das Bodenprofil abtasten zu können. Der Höhensensor 25 arbeitet vorzugsweise berührungslos. Es kann z. B. ein Ultraschallsensor Verwendung finden.
Die Funktion der Höhensteuerung der Pick-up ergibt sich im Betrieb folgenderma- #en:
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Der Höhensensor 25 gibt ein kontinuierliches Höhensignal ab, welches die Höhe des Bodens 5 bezüglich der Deichsel 6 angibt bzw. aus dem sich die Höhe des Bodens 5 bezüglich der Deichsel 6 ableiten lässt. Es wird dabei stets ein in Fahrtrichtung vor der Pick-up 8 liegender Bodenabschnitt abgetastet.
Das kontinuierliche Höhensignal des Höhensensors 25 wird von der Steuereinrichtung 22 verarbeitet und der Ansteuerung des Proportionalventils 14 zugrunde gelegt. In Abhängigkeit des erfassten Höhenprofils betätigt die Steuereinrichtung 22 das Proportionalventil 14, welches wiederum den Hydraulikzylinder 9 betätigt. Dabei wird die Pick-up 8 stets auf eine Soll-Höhe über dem jeweiligen Bodenprofil gefahren, so dass sich kontinuierlich ein vorgegebener Abstand zwischen Pick-up 8 und Boden 5 einstellt. Die Pick-up 8 schwebt quasi in vorgegebenem Abstand über der Kontur des Bodens.
Der Druckspeicher 20 stellt dabei sicher, dass stets unter Druck stehendes Druckfluid in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Insbesondere dann, wenn die Pick-up 8 bei Auftreten eines Hindernisses plötzlich nach oben gerissen werden soll, d. h., dann, wenn das Proportionalventil 14 plötzlich in seine gänzlich geöffnete Stellung gefahren wird, stellt der Druckspeicher 20 sicher, dass ausreichend Druck auf den Hydraulikzylinder 9 gegeben werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine regelbare Druckquelle 16 im Load-Sensing-Verfahren betrieben wird, bei der ein Druckaufbau immer eine gewisse Zeit dauert.
Bei der Ausführung gemäss Figur 3 wird die Pick-up 8 nicht mittels eines einzelnen Hydraulikzylinders 9, sondern mittels zweier Hydraulikzylinder 9 angehoben bzw. abgesenkt. Die beiden Hydraulikzylinder 9 sind vorzugsweise rechts und links am Maschinenrahmen 2 angelenkt und jeweils mit der Pick-up 8 verbunden. Wie Figur 3 zeigt, sind beide Hydraulikzylinder 9 doppeltwirkend ausgebildet. In der zuvor beschriebenen Weise sind die beiden Druckkammern 10 und 11 eines jeden Hydraulikzylinders 9 über Drückleitungen 12 und 13 mit jeweils einem Proportionalventil 14 verbunden. Die beiden Proportionalventile 14 sind zueinander parallel geschaltet
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und jeweils mit der Druckquelle 16 sowie dem Tank 18 des Hydraulikkreises 19 verbunden.
In der zuvor beschriebenen Weise sind zwischen die beiden Proportionalventile 14 und die Druckquelle 16 ein Druckspeicher 20 sowie ein Rückschlagventil 21 geschaltet.
Wie Figur 3 zeigt, sind beide Proportionalventile 14 von der elektronischen Steuereinrichtung 22 angesteuert, die die Stellung der beiden Proportionalventile 14 in Abhängigkeit des Signals des Höhensensors 25 vorgibt.
Mit Hilfe der Proportionalventile 14 des Hydraulikkreises 19 lässt sich eine besonders genaue Steuerung der Hydraulikzylinder 9 und damit der Höhe der Pick-up 8 erreichen. Eine den Proportionalventilen 14 vergleichbare Steuerungswirkung liesse sich auch durch zwei geregelte Proportionaldrosseln erreichen, von denen eine im Zulauf und eine im Ablauf zum Hydrauliktank angeordnet ist. Bevorzugt ist jedoch die in den Figuren gezeigte Anordnung eines bzw. mehrerer Proportionalventile.