DE102008014998A1

DE102008014998A1 - Antrieb der Ladevorrichtung einer Erntemaschine

Info

Publication number: DE102008014998A1
Application number: DE200810014998
Authority: DE
Inventors: H.B. Strautmann; R. Kleine-Nieße; Joh. Dr. Marquering; E. Uhlemann
Original assignee: B Strautmann and Sohne GmbH and Co KG
Current assignee: B Strautmann and Sohne GmbH and Co KG
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Ladevorrichtung einer Erntemaschine, hier an einem Ladewagen dargestellt, besitzt ein neuartiges Antriebskonzept, welches die weiterentwickelten Bordnetze moderner Fahrzeuge, wie z.B. Traktoren, nutzt. Die sich dadurch ergebenden elektro/elektronischen Steuerungs- und Antriebsmöglichkeiten, kombiniert mit einer ausreichenden Lieferung von E-Strom, ergeben eine Vereinfachung der Antriebe zu den Arbeitsorganen, bei optimaler, an die Leistungsfähigkeit der Erntemaschine angepasster Ausnutzung. Durch die Vereinfachung der Antriebe werden ferner merklich Produktions- und Wartungskosten sowie Gewicht eingespart.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung einer Erntemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ladevorrichtung dieser Art sind beispielsweise an Erntemaschinen, wie Ladewagen, Rundballen und Quaderballenpressen bekannt.
Die Arbeitselemente dieser bekannten Ladevorrichtungen werden im Allgemeinen von der Zapfwelle eines Zugfahrzeuges über mechanische Getriebe angetrieben. Diese Art der Kraftübertragung, die aus einer Vielfalt von teils hochwertigen Bauteilen besteht, ist wegen des Aufwandes an Material- und Arbeitskosten sowie an laufenden Wartungskosten sehr teuer.
Die an den Außenseiten angeordneten mechanischen Antriebe verbreitern die Erntemaschinen, so dass beim Einsatz die Fahrweise beeinträchtigt sein kann.
Obwohl eine ausreichende Funktionsfähigkeit der bekannten Ladevorrichtungen gegeben ist, sind durch Anpassung an den fortschreitenden Stand der Technik, vorteilhafte Weiterentwicklungen möglich.
Die Ausstattung moderner Zugfahrzeuge und Traktoren mit Bordnetzen, die ausreichend elektrische Energie zur Nutzung elektrischer Antriebe bereitstellen und die ein elektronisches Leistungsnetz wie Sensoren, Sollwertrechner bzw. Bordcomputer beinhalten, macht eine optimale Nutzung der elektrischen Verbraucher bei verbessertem Wirkungsgrad möglich.
Die Handhabung der Arbeitsfunktionen kann über die elektrischen Steuergeräte automatisiert werden. Dieses erlaubt die Entlastung des Bedieners, bei gleichzeitiger Leistungssteigerung. Die zur Zeit überwiegenden Gleichstrom-Bordnetze werden zunehmend durch leistungsstärkere Drehstrom-Bordnetze ergänzt, bzw. ausgewech selt, so dass der Einsatz in Bereiche mit höherem Leistungsbedarf erweitert werden kann.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die teuren, wartungsaufwändigen, verschleißfälligen und Bauraum beanspruchenden mechanischen Antriebe durch elektrische zu ersetzen und Schaltfunktionen weiter zu automatisieren. Die Arbeitsorgane der Ladevorrichtung sind so ohne mechanische Getriebe direkt über E-Motoren antreibbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.
1 zeigt eine Darstellung der Ladevorrichtung am Vorderteil eines Ladewagens
2 zeigt eine Aufsammeltrommel in einer Seitenansicht
3 zeigt einen Schnitt durch die Aufsammeltrommel und den verwendeten Außenläufer-E-Motoren.
4 zeigt einen Schnitt durch eine Aufsammeltrommel mit Innenläufer-E-Motor
Die Ladevorrichtung (1) ist im vorderen Bereich eines Ladewagens angeordnet, dessen teilweise dargestelltes Fahrgestell (21), über die Deichsel (22), mit einem nicht näher dargestellten Zugfahrzeug verbunden ist, welches mit einem, mit umfangreichen elektronisch/elektrischen Komponenten bestückten Bordnetz ausgestattet ist.
Die wesentlichen Bestandteile der Ladevorrichtung (1) sind, die in bekannter Weise um eine nicht dargestellte Mittelachse pendelnd am Fahrgestell (21) aufgehängte Aufnahmetrommel (2), der Zwischenförderer (18) und die Fördereinrichtung (28).
Zwischen den Schwenkarmen (23) ist die Aufnahmetrommel (2) über die Seitenwände (9) fest angeordnet. An dem die Seitenwände (9) verbindenden Querträger (10) sind die Abstreifer (5) befestigt, zwischen denen die Schenkel der Doppel schenkelfedern (4) hervorragen, die am Außenmantel der Trommel (3) in mehrreihiger Anordnung befestigt sind.
Im Beispiel nach 4 ist die Trommel (3) auf einer fest mit den Seitenwänden (9) verbundenen drehfesten Achse (8) drehbar gelagert. Ein E-Motor (6), ausgeführt als Außenläufer (6'), ist mit einem an der Trommel (3) befestigten Flansch (11) des Motorgehäuses (15) mit einer Seitenwand (9) verbunden und trägt den Rotor (12). Der Stator (13) ist fest auf der Achse (8) angeordnet und wird über die an ein Bordnetz angeschlossene E-Leitung (16), die durch die Achse (8) zur Wicklung (14) geführt wird, bestromt. In einer vereinfachten Form des E-Motors (6), in einer Ausführung als Außenläufer (6'), kann der Rotor (12) an der Innenseite der Trommel (3) angeordnet sein.
Die Aufsammeltrommel (2) kann entweder auf der linken oder rechten Seite oder an beiden Seiten von einem E-Motor (6) angetrieben werden.
An die Aufnahmetrommel (2) anschließend, ist ein Zwischenförderer (18) angeordnet, dessen mit Spiralen (20) besetzte Trommel (19) um die Achse (17) rotiert. Der Antrieb des Zwischenförderers (18) erfolgt, wie bei der Aufnahmetrommel (2), mittels entsprechender E-Motoren (6 bzw. 6', 6''), da analoge Einbauverhältnisse vorliegen.
Nach dem Zwischenförderer (18) ist eine Fördereinrichtung (28) angeordnet, die im Wesentlichen aus der, um die Achse (29) drehbaren Trommel (30) und den darauf angeordneten Förderzinken (31) besteht, die einen im Allgemeinen mit einer Schneideinrichtung versehenen Presskanal (32) durchlaufen. Die Anordnung der E-Motoren (6 bzw. 6', 6''), entspricht der Anordnung, wie an der Aufsammeltrommel (2), da die Einbauverhältnisse ähnlich sind.
Die Außenläufermotoren (6') können durch die Innenläufermotoren (6'') ersetzt werden. Die Trommel (3) wird hierbei fest mit der beidseitig gelagerten drehbaren Achswelle (35) verbunden. Die Wicklung des Stators (13) wird durch das drehfeste Gehäuse (36) über die Leitung (16) mit Strom versorgt.
Während des Ernteeinsatzes der Ladevorrichtung (1) wird von der Aufnahmetrommel (2), mittels der Schenkel der Doppelschenkelfedern (4), das im Allgemeinen in Schwaden (26) zusammengefasste, auf dem Boden liegende Halm- und Blattgut aufgehoben und über den Zwischenförderer (18) der Fördereinrichtung (28) zugeführt, diese übernimmt es und fördert es mittels seiner Förderzinken (31) durch einen mit einer Schneideinrichtung (33) ausgestatteten Presskanal (32) in einen nachgeordneten Laderaum (34), der mit einem Kratzboden (37) versehen und über E-Motoren (6) angetrieben wird.
Der benötigte Strom wird über E-Leitungen einem komplexen Bordnetz entnommen, in welchem benötigte elektronische/elektrische Steuerorgane und ein Bordcomputer die notwendigen Schaltvorgänge überwachen und regeln.
Der Bordcomputer überwacht die relevanten Daten, wie Drehzahlen und Drehmomente der E-Motoren (6' bzw. 6''), die Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine, die Aufnahmemenge des Ladegutes und den Durchsatz desselben.
Die Istwerte der erfassten Daten werden stetig mit den vorgegebenen Sollwerten abgeglichen, wobei über elektronische/elektrische und/oder elektrohydraulische Steuergeräte die stetige Anpassung der Arbeitsorgane an die optimale Leistungsgrenze erfolgt.
Manuelle Eingriffe in die Steuerfunktionen können im Bedarfsfall vorgenommen werden.
Nachstehend werden Funktionsmöglichkeiten des Antriebs beschrieben.
Über einen vor den Aufsammeltrommel (2) angeordneten Sensor (27), welcher die Dicke des Schwades (26) erfasst und entsprechende Impulse an den Bordcomputer sendet, ist eine selbstständige Regelung der Fahrgeschwindigkeit, angepasst an die Dicke des Schwades (26), möglich.
Beim Fahren an der Sollwertgrenze wird hierbei eine optimale Ladeleistung erzielt. Der Sensor (27) erkennt den Anfang eines Schwades (26) und signalisiert der Steuerung, über den Bordrechner, die Absenkung der Aufnahmetrommel (2) zur Ladegut-Aufnahme vorzunehmen.
Am Ende eines Schwades (26) gibt der Sensor (27) das entsprechende Signal zur Anhebung des Aufnahmetrommel (2).
Anhebung und Absenkung erfolgen in bekannter Weise mittels elektrohydraulisch gesteuerter Hydrozylinder.
Über die Messung des Stromverbrauchs, können die jeweils an den E-Motoren (6) anfallenden Drehmomente festgestellt werden, erreichen diese die vorprogrammierten, maximalen Sollwerte, so kann beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit zur Anpassung an die aufgenommenen Gutmengen, zur Entlastung reduziert werden.
Wird durch Überlastung durch Fremdkörper oder Übermengen des Ladegutes, die Aufsammeltrommel (2) überbeansprucht oder blockiert, wird diese sofort mittels Auswertung der Drehmomentmessungen stillgesetzt, wobei die Aufsammeltrommel (2), gegenüber der hier entfallenen Kupplung eines mechanischen Antriebes, noch vorteilhaft, selbsttätig angehoben werden kann.
Die Drehmomentmessung der Trommel (30), der Fördereinrichtung (28), ermöglicht die Impulse der Messergebnisse zur Regulierung der Fahrgeschwindigkeit einzusetzen oder Messergebnisse des sich im Laderaum (34) bei der Press- und Ladearbeit über dem Presskanal (32) aufbauenden Gegendrucks des ansteigenden Ladegutes, zur Schaltung eines Steuerventils zu nutzen, welches den Kratzboden (37) bis zur Absenkung des Gegendrucks, über einen E-Motor oder Hydromotor in Bewegung setzt, wobei ein am Bordcomputer eingestellter oberer Sollwert die Einschaltung und ein vorgegebener unterer Sollwert die Abschaltung des Kratzbodens (37) markiert.
Die Drehzahlen der nacheinander angeordneten Aggregate, Aufsammeltrommel (2), Zwischenförderer (18) und Trommel (30), können gemeinsam oder einzeln verstellt werden.
In einer Grundeinstellung steigen die Umfangsgeschwindigkeiten am Spitzenkreis des nachfolgenden Aggregates an. Die Anpassung der Umfangsgeschwindigkeit kann stufenlos oder in Schaltschritten für jedes Aggregat an die Arbeitsbedingungen angepasst werden.
Bei Verstopfungen ist ein Rückwärtslauf eines oder aller Aggregate einschaltbar.
In einer wahlweisen Ausführung ist eine Ladevorrichtung (1) vorgesehen, die ohne eine Zwischenförderer (18) arbeitet.
Die Ladevorrichtung (1) kann derart ausgeführt sein, dass nur die Aufsammeltrommel (2) elektrisch betrieben wird.
Die Stromversorgung kann aus Gleichstrom-, Wechselstrom-, oder kombinierten Bordnetzen entnommen werden.
Der Drehmomentbedarf an der Trommel (30) ist relativ hoch, so dass hier ein Antrieb der E-Motoren über Drehstrom sinnvoll sein kann.

1: Ladevorrichtung
2: Aufsammeltrommel
3: Trommel
4: Doppelschenkelfeder
5): Abstreifer
6: E-Motor
6': Außenläufer
6'': Innenläufer
7
8: Achse (starr)
9: Seitenwand
10: Querträger
11: Flansch
12: Rotor
13: Stator
14: Wicklung
15: Motorgehäuse
16: Leitung
17: Achse
18: Zwischenförderer
19: Trommel
20: Spirale
21: Fahrgestell
22: Deichsel
23: Schwenkarme
24: Drehachse
25
26: Schwad
27: Sensor
28: Fördereinrichtung
29: Achse
30: Trommel
31: Förderzinken
32: Presskanal
33: Schneideinrichtung
34: Laderaum
35: Achswelle
36: Gehäuse
37: Kratzboden

Claims

Antrieb der Ladevorrichtung einer Erntemaschine, mit welcher am Boden liegendes Halm- und Blattgut von einer Aufsammeltrommel aufgenommen und direkt oder über nachgeordnete Zwischenförderer, einer nachgeordneten Fördereinrichtung zur Weiterleitung in einen Press- oder Laderaum übergeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsammeltrommel (2) unmittelbar von einem E-Motor (6) angetrieben wird.
Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der E-Motor (6) vom Bordnetz eines Zugfahrzeugs oder Selbstfahrers bestromt und gesteuert wird.
Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Motor (6) innerhalb der Trommel (3) angeordnet ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Motor (6) teilweise innerhalb der Trommel (3) angeordnet ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Motor (6) außerhalb der Trommel (3) angeordnet ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) auf einer starren Achse (8) drehbar gelagert ist, wobei der E-Motor (6) als Außenläufer (6') ausgebildet ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) an der Innenseite der Trommel (3) angeordnet ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Motor als Innenläufer (6'') ausgebildet ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit der drehbaren Achswelle (35) fest verbunden ist.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Zwischenförderers (18) und der Antrieb der Fördereinrichtung (28), jeweils mit E-Motoren (6 bzw. 6'/6'') ausgerüstet sind, die gleiche Bau- und Funktionsmerkmale aufweisen, wie der Antrieb der Aufsammeltrommel (2).
Antrieb nach den Ansprüchen 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aufnahmetrommel (2) mindestens ein Sensor (27) angeordnet ist, dessen Messungen über einen Sollwertgeber bzw. Bordcomputer die Fahrgeschwindigkeit regelt.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass über die Messung der elektronischen Leistungsaufnahme, eines oder mehrerer E-Motoren (6), die Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine mittels eines Bordcomputers geregelt wird.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass über die Messung der elektrischen Leistungsaufnahme des E-Motors, (6) der Aufnahmetrommel (2), diese über den Bordcomputer ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–9 und 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass über die Messung des Anfangs oder des Endes des Schwads (26), mit mindestens einem Sensor (27), die Aufsammeltrommel (2) abgesenkt oder angehoben werden kann.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufsammeltrommel über elektronisch/elektrische Impulse des Bordrechners an eine elektrohydraulische Steuerung angehoben oder abgesenkt werden kann.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (28) über einen E-Motor (6) angetrieben wird, dessen Leistungsaufnahme gemessen wird und vom Bordrechner an einen Fahrgeschwindigkeitsregler zur Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit weitergegeben wird.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene elektrische Leistungsaufnahme der Fördereinrichtung (28) über den Bordrechner, die Ein- und Ausschaltung des Kratzbodens (37) regelt.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–10, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeiten der, der Aufsammeltrommel (2) nachgeordneten Aggregate, wie Zwischenförderer (18), mit Trommel (19) und/oder Fördereinrichtung (28), mit Trommel (30), nach hinten ansteigende Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–10 und 16–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeiten von Aufsammeltrommel (2), Zwischenförderer (18) und Fördereinrichtung (28) separat verstellt werden können.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–19, gekennzeichnet dadurch, dass die E-Motoren (6) mit Gleichstrom betrieben werden.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–19, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Motoren (6) mittels Wechsel- oder Gleichstrom versorgt werden.
Antrieb nach den Ansprüchen 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Motoren (6) an Aufsammeltrommel (2), Zwischenförderer (18) und Fördereinrichtung (28) beidseitig angeordnet sein können.