DE102009046821B4 - Arrangement for the automatic recognition of the transmission ratio of a drive train for a working member and / or the number of active movable elements of a working member of an agricultural harvesting machine - Google Patents
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Abstract
Anordnung zur selbsttätigen Erkennung des Übersetzungsverhältnisses eines Zahnradgetriebes (52) und/oder der Riemenscheibengrößen eines Riementriebes (82, 84, 86) zum Antrieb eines beweglichen Arbeitsorgans einer landwirtschaftlichen Erntemaschine (10) und/oder der Anzahl an aktiven beweglichen Elementen eines beweglichen Arbeitsorgans einer landwirtschaftlichen Erntemaschine (10), mit einer Steuereinheit (120) und einem mit dem Arbeitsorgan zusammenwirkenden Vibrationssensor (62, 62'), der zur Erfassung von durch das bewegte Arbeitsorgan erzeugten Vibrationen und zum Senden seines Ausgangssignals zur Evaluierung durch die Steuereinheit (120) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (120) betreibbar ist, das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes (52) und/oder die Riemenscheibengrößen des Riementriebes (82, 84, 86) und/oder die Anzahl der aktiven beweglichen Elemente des Arbeitsorgans durch einen Vergleich der genannten Signale des Vibrationssensors (62, 62') und/oder daraus abgeleiteter Werte mit einer Datenbank (130) zu bestimmen, in welcher für unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse des Zahnradgetriebes (52) und/oder Riemenscheibengrößen des Riementriebes (82, 84, 86) und/oder Anzahlen der aktiven beweglichen Elemente des Arbeitsorgans zugehörige Muster abgelegt sind.Arrangement for automatically detecting the transmission ratio of a gear transmission (52) and / or the pulley sizes of a belt drive (82, 84, 86) for driving a movable working member of an agricultural harvesting machine (10) and / or the number of active moving elements of a movable working member of an agricultural A harvesting machine (10) comprising a control unit (120) and a vibration sensor (62, 62 ') cooperating with the working member and adapted to detect vibrations generated by the moving working member and send its output signal for evaluation by the control unit (120) , characterized in that the control unit (120) is operable, the gear ratio of the gear transmission (52) and / or the pulley sizes of the belt drive (82, 84, 86) and / or the number of active movable elements of the working member by comparing said Signals from the vibration sensor (62, 62 ') and / or values derived therefrom with a database (130) in which for different gear ratios of the gear transmission (52) and / or pulley sizes of the belt drive (82, 84, 86) and / or numbers of active Moving elements of the working organ associated patterns are stored.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine damit ausgestattete Erntemaschine sowie ein entsprechendes Verfahren.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1, a harvester equipped therewith and a corresponding method.
Stand der TechnikState of the art
Arbeitsmaschinen aller Art werden derzeit in zunehmendem Umfang mit elektronischen Steuereinheiten ausgestattet, die zur Einstellung oder Regelung von Betriebsparametern einzelner Komponenten der Arbeitsmaschine dienen. Die Steuereinheiten benötigen ihrerseits Daten hinsichtlich der jeweiligen Konfiguration der Arbeitsmaschine, um sie angemessen kontrollieren zu können. Um bei einem Feldhäcksler die Schnittlänge auf einen gewünschten Wert einstellen zu können, indem die Drehzahl der Vorpresswalzen entsprechend eingestellt wird, müssen der Steuereinheit beispielsweise Informationen hinsichtlich des Proportionalitätsfaktors zwischen einer erfassten Drehzahl der Vorpresswalzen und der Umfangsgeschwindigkeit der Vorpresswalzen einerseits und der Anzahl der Messer der Häckseltrommel und ihrer Drehzahl andererseits vorliegen. Üblicherweise sind die unveränderlichen Daten (wie der Proportionalitätsfaktor zwischen der Drehzahl der Vorpresswalzen und ihrer Umfangsgeschwindigkeit) in der Steuereinheit fest oder veränderbar einprogrammiert, während die Anzahl der Messer während der Fertigung der Arbeitsmaschine oder nach einer Änderung durch den Bediener in die Steuereinheit einprogrammiert wird. Dabei sind Fehler möglich, die wiederum unerwünschte Funktionsprobleme der Arbeitsmaschine zur Folge haben, bei einem Feldhäcksler z. B. zu kurze oder zu lange Schnittlängen.Work machines of all kinds are currently being increasingly equipped with electronic control units that serve to set or control operating parameters of individual components of the machine. The control units, in turn, require data regarding the particular configuration of the work machine in order to be able to adequately control it. In order to set the cutting length to a desired value in a forage harvester by adjusting the speed of the pre-compression rollers, the control unit must, for example, information regarding the proportionality factor between a detected speed of the pre-compression rollers and the peripheral speed of the pre-compression rollers on the one hand and the number of knives of the cutterhead and their speed, on the other hand. Usually, the fixed data (such as the proportionality factor between the speed of the pre-compression rollers and their peripheral speed) is fixedly or variably programmed in the control unit, while the number of blades is programmed into the control unit during manufacture of the work machine or after a change by the operator. This error are possible, which in turn have undesirable functional problems of the machine result in a forage harvester z. B. too short or too long cutting lengths.
Es wurde auch vorgeschlagen, bei einem Feldhäcksler zwecks korrekter automatischer Schnittlängeneinstellung die Anzahl der Messer durch eine nicht näher beschriebene Sensorik zu erfassen (
Weiterhin wurde vorgeschlagen, bei landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen Vibrationen zu erfassen und diese anhand ihrer Frequenzen bestimmten Bauteilen zuzuordnen (
Aufgabetask
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, eine Anordnung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ohne großen Aufwand ermöglichen, das Übersetzungsverhältnis eines Zahnradgetriebes und/oder der Riemenscheibengrößen eines Riementriebes zum Antrieb eines Arbeitsorgans einer landwirtschaftlichen Erntemaschine und/oder die Anzahl an aktiven beweglichen Elementen eines Arbeitsorgans einer landwirtschaftlichen Erntemaschine selbsttätig zu erkennen.The problem underlying the invention is seen to provide an arrangement and a method which make it possible without much effort, the gear ratio of a gear transmission and / or the pulley sizes of a belt drive to drive a working member of an agricultural harvester and / or the number of active to recognize automatically movable elements of a working organ of an agricultural harvester.
Lösungsolution
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1, 8 und 9 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.This problem is inventively solved by the teaching of claims 1, 8 and 9, which are listed in the other claims features that further develop the solution in an advantageous manner.
Eine Anordnung zur selbsttätigen Erkennung des Übersetzungsverhältnisses eines Zahnradgetriebes und/oder der Riemenscheibengrößen eines Riementriebes zum Antrieb eines bewegten Arbeitsorgans einer landwirtschaftlichen Erntemaschine und/oder zur selbsttätigen Erkennung der Anzahl an aktiven beweglichen Elementen eines bewegten Arbeitsorgans einer Erntemaschine und ein entsprechendes Verfahren umfassen eine elektronische Steuereinheit und einen mit dem Arbeitsorgan zusammenwirkenden Vibrationssensor, der zur Erfassung von durch das bewegte Arbeitsorgan erzeugten Vibrationen eingerichtet ist. Das Ausgangssignal des Vibrationssensors wird der Steuereinheit zugeführt. Die Steuereinheit vergleicht im Betrieb die Signale des Vibrationssensors und/oder daraus abgeleitete Werte, zum Beispiel ein Frequenzspektrum, mit einer Datenbank, in der für unterschiedliche, seitens des Herstellers der Arbeitsmaschine vorgesehene Übersetzungsverhältnisse des Zahnradgetriebes und/oder Riemenscheibengrößen des Riementriebes und/oder Anzahlen der aktiven beweglichen Elemente des Arbeitsorgans zugehörige Muster abgelegt sind. Das am Besten zu den erfassten Signalen und/oder daraus abgeleiteten Werten passende Muster in der Datenbank wird herausgefunden und die Steuereinheit gibt dann Ausgangsdaten hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes und/oder der Riemenscheibengrößen des Riementriebes des Antriebsstrangs und/oder der Anzahl der aktiven, beweglichen Elemente des Arbeitsorgans aus.An arrangement for automatically detecting the transmission ratio of a gear transmission and / or the pulley sizes of a belt drive for driving a moving working member of an agricultural harvester and / or for the automatic detection of the number of active moving elements of a moving working organ of a harvester and a corresponding method comprise an electronic control unit and a vibration sensor cooperating with the working member and arranged to detect vibrations generated by the moving working member. The output signal of the vibration sensor is supplied to the control unit. In operation, the control unit compares the signals of the vibration sensor and / or values derived therefrom, for example a frequency spectrum, with a database in which different transmission ratios of the gear transmission and / or pulley sizes of the belt drive and / or numbers provided for by the manufacturer of the working machine active moving elements of the working organ associated patterns are stored. The pattern best suited to the detected signals and / or values derived therefrom is found in the database and the control unit then outputs output data relating to the gear ratio of the gear train and / or the pulley sizes of the drive train belt drive and / or the number of active moving elements of the working body.
Auf diese Weise ist eine selbsttätige Erfassung des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes und/oder der Riemenscheibengrößen des Riementriebes des Antriebsstrangs und/oder der Anzahl der aktiven beweglichen Elemente des Arbeitsorgans problemlos möglich, auch wenn seitens des Herstellers eine Vielzahl möglicher Konfigurationen bzw. Anzahlen vorgesehen sein sollten. Die automatische Erfassung hat den Vorteil, dass keine Fehleingaben durch einen Bediener oder durch das Produktionspersonal mehr möglich sind und dass eventuelle Änderungen im Falle eines Umbaus der Arbeitsmaschine selbsttätig erkannt werden können.In this way, an automatic detection of the gear ratio of the gear train and / or the pulley sizes of the belt drive of the drive train and / or the number of active moving elements of the working organ is easily possible, even if by the manufacturer a variety of possible configurations or numbers should be provided. The automatic detection has the advantage that no incorrect inputs by an operator or by the production staff are more possible and that any changes in the event of a modification of the machine can be detected automatically.
Bei der Erfassung der Konfiguration des Antriebsstrangs bietet es sich an, die Steuereinheit mit Daten hinsichtlich der Eingangsdrehfrequenz des Antriebsstrangs und der Drehfrequenz des Arbeitsorgans zu versorgen. Die Steuereinheit verwendet das Verhältnis zwischen der Drehfrequenz des Arbeitselements und der Eingangsdrehfrequenz des Antriebsstrangs als Parameter, um aus der Datenbank das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes und/oder die Riemenscheibengrößen des Riementriebes zu entnehmen. Dazu sind in der Datenbank unterschiedliche Verhältnisse zwischen der Drehfrequenz des Arbeitselements und der Eingangsdrehfrequenz des Antriebsstrangs und zugehörige Übersetzungsverhältnisse (oder Zähnezahlen) und/oder der Riemenscheibengrößen eingetragen. Hierbei wird ausgenutzt, dass seitens des Herstellers nur bestimmte Zähnezahlen und Übersetzungsverhältnisse bzw. Riemenscheibengrößen verwendet werden.When determining the powertrain configuration, it may be useful to provide the control unit with data regarding the input rotational frequency of the powertrain and the rotational frequency of the powerplant. The control unit uses the ratio between the rotational frequency of the working element and the input rotational frequency of the drive train as a parameter to take from the database, the gear ratio of the gear transmission and / or the pulley sizes of the belt drive. For this purpose, different ratios between the rotational frequency of the working element and the input rotational frequency of the drive train and associated transmission ratios (or numbers of teeth) and / or the pulley sizes are entered in the database. It is exploited that the manufacturer uses only certain numbers of teeth and gear ratios or pulley sizes.
Die Signale des Vibrationssensors können zur Bestimmung der Drehzahl des Arbeitsorgans dienen, indem aus ihnen die Grundfrequenz abgeleitet wird, die wiederum der Drehzahl des Arbeitsorgans entspricht. Alternativ oder zusätzlich können von der Steuereinheit aber auch andere Daten hinsichtlich der Drehfrequenz des Arbeitsorgans verwendet werden, wie das oben erwähnte Übersetzungsverhältnis des Antriebsstrangs des Arbeitsorgans und dessen Eingangsdrehfrequenz. Weiterhin werden durch die Steuereinheit die Signale des Sensors bei einer oder mehreren (harmonischen) Oberfrequenzen der Grundfrequenz evaluiert, um durch einen Vergleich der Signale des Sensors bei einer oder mehreren Oberfrequenzen der Grundfrequenz mit entsprechenden, in der Datenbank abgespeicherten Mustern die Anzahl der beweglichen Elemente des Arbeitsorgans zu bestimmen und als Ausgangswert bereitzustellen. Man macht sich hier die Tatsache zu Nutze, dass die erfassten Signalamplituden bei den einzelnen Oberwellen nter Ordnung von der Anzahl n der beweglichen Elemente abhängen.The signals of the vibration sensor can be used to determine the speed of the working member by the fundamental frequency is derived from them, which in turn corresponds to the speed of the working organ. Alternatively or additionally, the control unit can also use other data with regard to the rotational frequency of the working member, such as the above-mentioned transmission ratio of the drive train of the working member and its input rotational frequency. Furthermore, the control unit evaluates the signals of the sensor at one or more harmonic frequencies of the fundamental frequency in order to compare the signals of the sensor at one or more frequencies of the fundamental frequency with corresponding patterns stored in the database Work organ to determine and provide as output. One makes use of the fact that the detected signal amplitudes in the individual harmonics of n order depend on the number n of the movable elements.
Sind beispielsweise nur zwei Elemente um den Umfang des Arbeitsorgans verteilt, ist eine relativ hohe Amplitude bei der doppelten Grundfrequenz zu erwarten. Wenn analog 123 Elemente um den Umfang des Arbeitsorgans verteilt sind, ist eine relativ hohe Amplitude bei der 123fachen Grundfrequenz zu erwarten.For example, if only two elements are distributed around the circumference of the working organ, a relatively high amplitude at twice the fundamental frequency is to be expected. If, analogously, 123 elements are distributed around the circumference of the working organ, a relatively high amplitude at 123 times the fundamental frequency is to be expected.
Eine weitere Verfeinerung sieht vor, dass die Elemente des Arbeitsorgans in mehreren, um das Arbeitsorgan verteilten Ringen angebracht sind. Die einzelnen Ringe können unterschiedlich viele Elemente umfassen. Die Steuereinheit ist in diesem Fall zusätzlich ausgelegt, die unterschiedlichen Anzahlen von Elementen der Ringe zu erkennen. Ein typischer Anwendungsfall hierfür wäre eine so genannte holländische Konfiguration einer Häckseltrommel, bei der in den mittleren zwei von vier Ringen von Häckselmessern jedes zweite Messer abgenommen oder in eine inaktive, d. h. nach innen geschobene Stellung verbracht ist, so dass es nicht mit dem Erntegut zusammenwirkt.A further refinement provides that the elements of the working member are mounted in several rings distributed around the working member. The individual rings may comprise different numbers of elements. The control unit is additionally designed in this case to recognize the different numbers of elements of the rings. A typical application for this would be a so-called Dutch configuration of a chopper drum, where in the middle two out of four rings of chopping knives, every other knife is removed or placed in an inactive, d. H. pushed inward position is spent so that it does not interact with the crop.
Eine bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt bei einem Feldhäcksler, wobei das Arbeitsorgan die Häckseltrommel des Feldhäckslers ist und die beweglichen Elemente mit einer Gegenschneide zusammenwirkende Häckselmesser sind. Auch versehentlich in die inaktive Stellung gelangte (verrutschte) Messer werden mit der erfindungsgemäßen Anordnung erkannt und können dem Bediener zur Korrektur angezeigt werden. Es sind aber auch andere Anwendungsbereiche an landwirtschaftlichen Erntemaschinen denkbar, beispielsweise zur Erkennung der Anzahl der Dreschleisten einer Dreschtrommel oder der Messer eines Strohhäckslers eines Mähdreschers. Die selbsttätige erkannte Konfiguration des Antriebsstrangs kann auch zur Auswertung der Vibrationsspektren zur Erkennung eines eventuellen Fehlers dienen (vgl.
Es bietet sich an, die von der Steuereinheit selbsttätig erkannte Anzahl der aktiven, beweglichen Elementen des Arbeitsorgans zu verwenden, andere Komponenten der Arbeitsmaschine anzusteuern, beispielsweise um eine manuell eingegebene oder durch einen Sensor vorgegebene Schnittlänge einzustellen oder einzuregeln.It makes sense to use the automatically detected by the control unit number of active, movable elements of the working organ to control other components of the machine, for example, to set or regulate a manually entered or predetermined by a sensor cutting length.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit ein Warnsignal abgibt und/oder den Betrieb der Arbeitsmaschine unterbindet, falls eine ungeeignete oder unzulässige Konfiguration des Antriebsstrangs und/oder der Anzahl an aktiven beweglichen Elementen des Arbeitsorgans erfasst wird. Auf diese Weise kann beispielsweise verhindert werden, dass eine Messertrommel eines Feldhäckslers in Betrieb gesetzt wird, die versehentlich nur auf einer Hälfte des Umfangs mit Häckselmessern ausgestattet ist.It is further proposed that the control unit emits a warning signal and / or prevents the operation of the work machine, if an improper or inadmissible configuration of the drive train and / or the number of active movable elements of the working organ is detected. In this way, for example, it can be prevented that a cutterhead of a forage harvester is put into operation, which is inadvertently equipped with chopping knives only on half of the circumference.
Die Steuereinheit kann die Konfiguration des Antriebsstrangs und/oder die Anzahl der aktiven beweglichen Elemente des Arbeitsorgans unmittelbar nach der Fertigstellung der Arbeitsmaschine noch in der Fertigungsstraße bestimmen. Dort kann auch ein Vergleich mit einer Bestelldatenbank erfolgen, um sicherzustellen, dass an der Arbeitsmaschine auch die bestellte bzw. eine legale Konfiguration montiert wurde. Fehler vor der Auslieferung werden so verhindert und könnten bei Regressansprüchen auch nachträglich analysiert werden, wozu die ermittelte Konfiguration herstellerseitig abzuspeichern wäre. Außerdem kann die Konfiguration des Antriebsstrangs und/oder die Anzahl der aktiven beweglichen Elemente des Arbeitsorgans in zeitlichen Abständen bestimmt werden, beispielsweise bei angetriebenem Arbeitsorgan und nicht vorhandenem Erntegutdurchsatz am Feldende.The control unit can determine the configuration of the drive train and / or the number of active moving elements of the working member immediately after the completion of the work machine still in the production line. There can also be one Compare with an order database to ensure that the ordered or legal configuration has been mounted on the work machine. Errors prior to delivery are thus prevented and could also be subsequently analyzed in the case of recourse claims, for which purpose the determined configuration would have to be stored by the manufacturer. In addition, the configuration of the drive train and / or the number of active moving elements of the working organ can be determined at intervals, for example, with driven working member and no crop throughput at the field end.
Ausführungsbeispielembodiment
Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:With reference to the figures, an embodiment of the invention will be explained. Show it:
In der
Die
Der Verbrennungsmotor
Das ausgangsseitige Kegelzahnrad
Die
Es wird nun auf die
Der am Gegenschneidenbett
Die Ausgangssignale der Positionssensoren
In der
Im nachfolgenden Schritt
In der
Im nachfolgenden Schritt
Die ermittelte Anzahl der Häckselmesser
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130711 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R084 | Declaration of willingness to licence |