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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes an Schneidmessern von Häckslern.
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Bei den Häckslern, als eine Art von Erntemaschinen, werden mehrere Schneidmesser an einer rotierenden Trommel angebracht. Zu diesen Schneidmessern ist in einem Abstand eine Gegenschneide vorhanden. Das zu schneidende Erntegut wird zwischen Schneidmessern und Gegenschneide geführt und das Erntegut dabei geschnitten werden. Der Abstand zwischen den Schneidmessern und der Gegenschneide soll dabei ein bestimmtes für das Schneiden optimales Maß aufweisen. Der Schneidspalt sollte möglichst klein gehalten sein, und dabei trotzdem eine Beschädigung von Schneidmessern und Gegenschneide vermieden werden.
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Sowohl die Schneidmesser, wie auch die Gegenschneide unterliegen einem Verschleiß und es tritt ein Werkstoffabtrag auf. Dieser führt nicht nur zur Veränderung der Größe des Schneidspaltes, sondern es wird auch die Schärfe insbesondere der Schneidmesser durch den Verschleiß reduziert.
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Beide Einflussgrößen führen zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades und der Schneidqualität, des geschnittenen Ernteguts.
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Insbesondere durch den schlechteren Wirkungsgrad ist eine erhöhte Leistung für das Schneiden erforderlich, was nur durch einen erhöhten Energieverbrauch ausgeglichen werden kann. Bei erhöhtem Verschleiß kann der Leistungsbedarf mehr als verdoppelt sein.
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Aus diesen Gründen wird ein Nachschärfen der Schneidmesser durchgeführt. Diese können zu diesem Zweck ausgebaut und extern geschliffen werden. Beim Wiedereinbau kann auch der Schneidspalt zur Gegenschneide eingestellt werden. Es liegt auf der Hand, dass der erforderliche Aufwand und die damit verbundene Ausfallzeit der Erntemaschine nachteilig sind.
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Aus diesem Grunde sind Schleifeinrichtungen bekannt, die unmittelbar an der Erntemaschine angebracht sind, so dass ein Ausbau nicht mehr erforderlich ist.
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In beiden Fällen erfolgt ein Nachschleifen der Schneidmesser bisher entweder nach Erfahrungswerten. Da aber der Verschleiß auch wesentlich durch die äußeren Bedingungen beeinflusst wird, kommt es häufig dazu, dass zu früh oder zu spät nachgeschliffen wird.
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So ist es aus
EP 1 023 827 B1 bekannt, mit einer Messeinrichtung Kräfte in mehreren Achsrichtungen zu messen und mit diesen eine Auswertung durchzuführen, bei der ein Vergleich mit Vergleichswerten durchgeführt wird, um zu entscheiden, ob nachgeschliffen werden muss oder nicht.
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In
EP 1 386 534 B1 ist eine etwas andere technische Lösung beschrieben, bei der zu unterschiedlichen Zeitpunkten wenigstens eine charakteristische Kenngröße der Betriebsschwingung eines Bauteils bestimmt wird und daraus eine Auswertung erfolgt, bei der die Schärfe oder eine Veränderung des Schärfezustandes bestimmt werden kann.
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Bei den bekannten Techniken wird aber nicht berücksichtigt, dass der Verschleiß der einzelnen Schneidmesser über ihre Länge nicht gleich groß ist, da es in Folge einer ungleichmäßigen Zuführung des Ernteguts über die Breite der Trommel und demzufolge der Länge der Schneidmesser zu unterschiedlichem abrassiven Werkstoffabtrag an den Schneiden der Schneidmesser kommen kann. Häufig wird in der Mitte ein höherer Erntegutstrom zugeführt, wodurch der Verschleiß in diesem Bereich größer sein kann, als an den äußeren Rändern. Der lokal differenziert auftretende Werkstoffabtrag kann auch durch Unterschiede des Ernteguts hervorgerufen werden. Je nach Erntegut, Feuchtigkeit und/oder Anteil an Trockensubstanz kann der zu Verschleiß führende Werkstoffabtrag mehr oder weniger groß sein.
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Bei den bekannten Lösungen kann auch nicht berücksichtigt werden, dass im Erntegutstrom stark abrasiv wirkende Bestandteile, wie z. B. Steine, Sand u. ä. enthalten sind, die ebenfalls bevorzugt in bestimmten Bereichen, also den Schneiden der Schneidmesser über die Breite zugeführt werden können und dadurch der hervorgerufene Verschleiß lokal differenziert auftreten kann.
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Eine Erkennung von ungleichmäßigem Verschleiß ist auch mit akustischer Messtechnik bzw. dem Gehör von Bedienern nicht möglich, wenn eine Einstellung des Schneidspaltes vorgenommen wird. Dabei stoßen nicht so stark verschlissene Bereiche aneinander, während Bereiche mit starkem Verschleiß und auch stärker reduzierter Schärfe nicht erkannt werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bestimmung des Verschleißes an Schneidmessern zu ermöglichen, dabei den Aufwand für ein Nachschärfen zu reduzieren und ein ausreichendes Maß an Schärfe von Schneidmessern mit einem günstigen Schneidspalt einhalten zu können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Dabei kann mit einem Verfahren gemäß Anspruch 8 vorgegangen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisierbar.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Verschleißes an Schneidmessern von Häckslern sind die Schneidmesser an einer um eine Achse A rotierenden Trommel befestigt. Es ist eine Gegenschneide vorhanden und der Schneidspalt zwischen den Schneidmessern und der Gegenschneide kann eingestellt werden.
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Außerdem ist eine Abstandsbestimmungseinrichtung mit mindestens einem Sensorelement vorhanden. Diese kann zur Einstellung des Schneidspaltes zumindest mit genutzt werden. An der Abstandsbestimmungseinrichtung ist ein in Form einer Gegenschneide ausgebildetes Element vorhanden und die Abstandsbestimmungseinrichtung oder das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element kann senkrecht und die Abstandsbestimmungseinrichtung parallel zur Achse der rotierenden Trommel translatorisch bewegt werden. Die Bewegung kann über die gesamte Breite der Trommel und dabei auch die gesamte Länge der Schneidmesser durchgeführt werden. Es kann aber auch eine Wegbegrenzung vorgesehen sein, bei der beispielsweise die halbe Breite bzw. Länge detektiert wird. Das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element ist dabei im Vergleich zur Breite der Trommel und Länge der Schneidmesser klein dimensioniert, so soll es in Richtung der Achse der rotierenden Trommel eine Länge aufweisen, die kleiner als (in Worten einviertel) der Länge der Trommel in Richtung der Achse A ist. Eine kleinere Dimensionierung ist jedoch zu bevorzugen, um eine größere Ortsauflösung bei der Bestimmung des Verschleißes zu ermöglichen. Die Länge des Elementes kann dabei einige wenige mm betragen.
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Außerdem ist das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element als Sensorelement ausgebildet oder es ist mindestens ein Sensorelement daran angeordnet.
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Für eine translatorische Bewegung der Abstandsbestimmungseinrichtung sowohl senkrecht zur Achse A, um die die Trommel rotiert, wie auch parallel zu dieser Achse A kann ein Linearantrieb vorhanden sein. Der eine oder auch beide Linearantrieb(e) kann/können an eine elektronische Steuerung angeschlossen sein. Diese kann auch eine Speicher- und Auswerteeinheit aufweisen, mit der die jeweils erreichte Position und ein detektierter Abstand zu einer Schneidkante eines Schneidmessers detektiert worden ist, erfasst und ausgewertet werden kann. Nach der Auswertung kann eine Schärfeinrichtung aktiviert und das jeweilige Schneidmesser, in Abhängigkeit der so ortsaufgelöst erfassten Verschleißwerte am Schneidmesser, gezielt nachgeschliffen werden. Dadurch kann ein konstanter Schneidspalt über die gesamte Länge eines Schneidmessers eingehalten werden. Nach einem Nachschleifen können die Schneidmesser und die Gegenschneide gezielt nachjustiert werden, wobei die vorab bestimmten Abstände berücksichtigt werden können.
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Die Bestimmung kann so durchgeführt werden, dass die Vorrichtung in eine Position bewegt wird. Dann wird die Abstandsbestimmungseinrichtung oder das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element senkrecht zur Achse A, um die die Trommel rotiert, bewegt und dabei die Trommel mit den Schneidmessern gedreht. Durch Bestimmung des dabei von der Abstandsbestienmungseinrichtung zurück gelegten Weges bis es zu einem Zusammentreffen des in Form einer Gegenschneide ausgebildeten Elements und der Schneidkante des jeweiligen Schneidmessers kommt, kann der Verschleiß der Schneidmesser an dieser Position bestimmt werden und in einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit gespeichert werden. Nach dem der Verschleiß an dieser Position bestimmt worden ist, wird die Vorrichtung zuerst senkrecht und dann parallel zur Achse um die die Trommel rotiert um einen vorgebbaren Weg bewegt, bis eine neue Messposition erreicht ist und der Messvorgang dort wiederholt. Bei der senkrechten Bewegung wird das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element zurückgezogen, so dass der Abstand zu den Schneidmessern vergrößert ist.
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Die Ortsauflösung kann dabei durch die Größe des in Form einer Gegenschneide ausgebildeten Elements und die jeweiligen Abstände der Positionen an denen die Messungen an den Schneidmessern durchgeführt werden, beeinflusst werden.
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Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann die Bestimmung an einer Position mehrfach durchgeführt werden.
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Mit den ortsaufgelöst erfassten Verschleißmesswerten können die Schneidmesser entsprechend gezielt nachgeschliffen werden. Dabei können Bereiche entlang der Schneidkanten, bei denen ein geringerer Verschleiß detektiert worden ist, durch einen erhöhten Werkstoffabtrag so nachgeschliffen werden, dass ein zumindest nahezu konstanter Schneidspalt zwischen den Schneidkanten der Schneidmesser und der Gegenschneide erreicht worden ist.
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Die Erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch an einer bereits an einem Häcksler bereits installierten translatorisch bewegbaren Schleifeinrichtung für die Schneidmesser oder einer Führung für die Schleifeinrichtung angebracht sein. Dadurch kann ggf. auf einen Linearantrieb für die translatorische Bewegung parallel zur Achse um die die Trommel rotiert verzichtet werden.
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Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter gebildet werden, wenn zusätzlich ortsaufgelöst auch die Schärfe der Schneidkante der Schneidmesser bestimmt werden kann. Hierfür kann an der Abstandsbestimmungseinrichtung eine Zuführung für ein faden- oder bandförmiges Messschnittgut vorhanden sein. Das Messschnittgut kann senkrecht zur Achse A, um die die Trommel rotiert translatorisch zugeführt werden. Die Zuführung kann kontinuierlich aber auch sukzessive erfolgen. Dabei liegt das Messschnittgut am in Form einer Gegenschneide ausgebildeten Element an der zur Drehrichtung der Trommel entgegen gesetzten Seite an. Das Element bildet eine Abstützung. Bei Drehung der Trommel schneiden die Schneidmesser häckselförmige Stücke des Messschnittguts ab. Dabei kann die jeweilige zum Schneiden erforderliche Kraft mit einem Sensorelement bestimmt werden. Woraus wieder die Schärfe der Schneidkante eines Schneidmessers an der Position bestimmt werden kann, an der der Schnitt durch das Messschnittgut erfolgt ist. Da bei dem Abtrennen einzelner häckselförmiger Stücke vom Messschnittgut mit dem jeweiligen Schneidmesser keine weiteren die Messung beeinflussenden Einflüsse berücksichtigt werden müssen, kann mit der jeweils gemessenen Kraft eindeutig die Schärfe des Schneidmessers an dieser Position bestimmt werden Dabei sollte die Bestimmung der Schärfe bei konstantem Abstand zwischen dem Element, das in Form einer Gegenschneide ausgebildet ist, und der Schneidkante des jeweiligen Schneidmessers bestimmt werden. Alternativ dazu kann der Abstand vorab bestimmt werden und die Schärfe unter Berücksichtigung des tatsächlichen Abstandes, beispielsweise mittels eines durch Kalibrierung ermittelten Korrekturfaktors bestimmt werden. Auch hier kann dies ortsaufgelöst entlang der Länge eines Schneidmessers an verschiedenen Positionen durchgeführt werden.
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Durch die translatorische Bewegung parallel zur Achse A, um die die Trommel rotiert, kann die gesamte Länge eines Schneidmessers vermessen werden. Das Messschnittgut sollte parallel zur Achse der rotierenden Trommel eine Länge/Breite aufweisen, die kleinergleich der Länge des in Form einer Gegenschneide ausgebildeten Elements ist. Verständlicherweise sollte das Messschnittgut auch eine konstante Querschnittsfläche und konstante mechanische Festigkeit aufweisen.
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Das Messschnittgut sollte aus einem physiologisch unbedenklichen Stoff gebildet sein und eine homogene Konsistenz aufweisen. Ein Baustein für Messschnittgut kann Zellulose sein. Dies kann ein Stoff oder Stoffgemisch mit Stärke oder Zucker sein. Es ist aber auch Messschnittgut in Form von Fasern bei der Erfindung einsetzbar. Messschnittgut kann aber auch biologisch abbaubar sein.
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Durch die Erfassung der Drehzahl, Drehgeschwindigkeit der Trommel oder des zeitlichen Abstandes zwischen den Schnitten der Schneidmesser kann die Vorschubgeschwindigkeit, mit der Messschnittgut nachgeführt wird, geregelt werden. Wodurch die Länge der abgetrennten Stücke des Messschnittguts beeinflusst werden kann.
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Die Vorrichtung kann auch zur Überwachung eines Nachschleifens eingesetzt werden, um zu vermeiden, dass mehr als erforderlich nachgeschliffen wird und nur so weit geschliffen wird bis eine ausreichende Schärfe und/oder ein ausreichend gleichmäßiger Schneidspalt über die Länge der Schneidmesser erreicht ist. Es kann also der erforderliche Werkstoffabtrag minimiert und die zum Nachschleifen erforderliche Zeit reduziert werden.
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Mit den ortsaufgelöst detektierten Werten für den Verschleiß kann der Nutzer der Erntemaschine informiert werden, wann ein Nachschleifen erforderlich ist. Die Messwerte können dabei drahtlos oder über ein ohnehin an der Erntemaschine vorhandenes Bussystem übermittelt werden. Die Messwerte können aber auch so ausgewertet werden, dass ein Selbstlernen erfolgt und nach einer ausreichenden Lernphase, ähnlich wie bei der Nutzung menschlicher Erfahrung, ein Nachschleifen initiiert oder ein erforderliches Nachschleifen angezeigt wird, ohne dass eine Verschleißbestimmung durchgeführt worden ist.
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An der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an der Abstandsbestimmungseinrichtung eine Markierungsvorrichtung für eine Ausbildung von Markierungen am Messschnittgut vorhanden sein. Wie bereits erwähnt, wird Messschnittgut bei der Detektion in mehr oder weniger lange häckselförmige Stücke geschnitten. Diese können beispielsweise durch einen Aufdruck markiert werden und können so markiert mit normalem Erntegut weiter transportiert und beispielsweise als Tierfutter verfuttert werden. Eine so gekennzeichnete Erntegutcharge kann logistisch besser nach verfolgt werden.
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Wie bereits angesprochen, kann auch das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element als Sensorelement ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Element gegenüber dem elektrischen Potential der Trommel mit den Schneidmessern, den anderen Elementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder der Erntemaschine elektrisch isoliert sein. Es kann dann über eine elektrisch leitende Verbindung mit einer elektrischen oder elektronischen Auswerteeinheit verbunden sein. Kommt bei Drehung der Trommel die Schneidkante eines Schneidmessers mit dem Element in Kontakt, kann ein elektrischer Strom fließen, der durch die Kenntnis der Position des in Form einer Gegenschneide ausgebildeten Elements ein Maß für den Abstand bzw. einen nicht ausreichend großen Schneidspalt darstellt. Da die Vorrichtung auch in dieser Ausführung parallel zur Achse A, um die die Trommel rotiert, bewegt werden kann, kann der Abstand entlang der Länge eines Schneidmessers und damit auch der Verschleiß entsprechend in dieser Achse ortsaufgelöst bestimmt werden. Mit diesen so erfassten Messwerten kann das jeweilige Schneidmesser wieder nachgeschliffen werden, um eine ausreichende Schärfe und einen konstanten Schneidspalt über die Länge einstellen zu können.
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Das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element kann aber auch einen induktiven Sensor bilden oder ein solcher Sensor daran angebracht sein. Dadurch kann die Detektion berührungslos erfolgen, wenn mit einem solchen Sensor ein Messsignal detektiert worden ist, das einen Schwellwert überschreitet.
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Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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2 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. An der Trommel 4 sind Schneidmesser 5 angebracht. In der Zeichnung ist die Achse A, um die die Trommel 4 rotiert, senkrecht zur Zeichnungsebene ausgerichtet. Die Trommel 4 dreht sich in Uhrzeigerrichtung. Außerdem ist eine Gegenschneide 11 vorhanden, an der mit den Schneidmessern 5 Erntegut geschnitten wird.
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In einem Abstand ist eine Abstandsbestimmungseinrichtung 2 so angebracht, dass sie parallel zur Achse A verschoben werden kann. Darin ist ein Linearantrieb 1 vorhanden, mit dem ein in Form einer Gegenschneide ausgebildetes Element 10 translatorisch senkrecht zur Achse A bewegt werden kann. Der in Richtung Trommel 4 weisende Teil des Elements 10 ist gegenüber der Trommel 4 mit den Schneidmessern 5 und/oder der Erntemaschine sowie den übrigen Elementen der Vorrichtung auch mit dem Isolator 12 elektrisch isoliert. Dieser Teil des Elements 10 ist aber mittels der elektrisch leitenden Verbindung 13 mit einer nicht dargestellten elektrischen oder elektronischen Auswerteeinheit verbunden.
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Nach Positionierung der Vorrichtung entlang der Trommel 4 kann durch Einschalten des Linearantriebs 1 das Element 10 in Richtung der Achse A bewegt werden. Dabei dreht sich die Trommel 4. Nach einem zurück gelegten Weg kommt es in Abhängigkeit des Verschleißes an dieser Position zu einem berührenden Kontakt eines Schneidmessers 5 mit dem Element 10, woraufhin ein elektrischer Stromfluss erfolgt. Da der Weg, den das Element 10 bis dahin zurück gelegt hat, bekannt ist, kann der Verschleiß an dieser Position des Schneidmessers 5 bestimmt und in einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit hinterlegt werden.
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Das Element 10 hat bei diesem Beispiel eine Länge/Breite von 5 mm.
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Nach dem der Verschleiß der Schneidmesser 5 an dieser Position bestimmt worden ist, wird die Vorrichtung um einen bestimmten Weg parallel zur Achse A verschoben und der Messvorgang an dieser Position für die an der Trommel 4 angebrachten Schneidmesser 5 durchgeführt.
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Bei diesem Beispiel kann gleichzeitig auch die Schärfe der Schneidmesser 5 analog ortsaufgelöst bestimmt werden. Dafür wird ein fadenförmiges Messschnittgut 8 aus Maisstärke mittels einer Antriebsrolle 7 von einer nicht dargestellten Rolle abgerollt und dabei das vordere Ende des Messschnittguts 8 senkrecht in Richtung auf die Achse A zu bewegt. Dabei liegt es am in Form einer Gegenschneide ausgebildeten Element 10 an, das ein Widerlager für das Messschnittgut 8 bildet.
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Der überstehende Teil des Messschnittguts 8 wird mit der Schneidkante der Schneidmesser 5 abgetrennt. Dabei wird die Kraft beim Schneiden/Abtrennen des Messschnittguts 8 mit dem Sensorelement 3 am Element 10 gemessen und daraus die Schärfe der Schneidmesser 5 an dieser Position bestimmt. Auch diese Bestimmung kann über die Länge der Schneidmesser 5 in mehr oder weniger großen Abständen durchgeführt werden, wobei mit der Wahl der Abstände an denen diese Messung durchgeführt wird, die erreichbare oder gewünschte Ortsauflösung beeinflusst werden kann.
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Bei diesem Beispiel ist auch eine Markierungsvorrichtung 6 vorhanden, mit der abgetrennte häckselförmige Stücke 9 des Messschnittguts 8 durch aufgedruckte Markierungen gekennzeichnet werden können.
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Das in 2 gezeigte Beispiel unterscheidet sich vom Beispiel nach 1 dadurch, dass das in Form einer Gegenschneide ausgebildete Element 10 nicht elektrisch isoliert sein muss. Mit dem Sensorelement 3, das am Element 10 angebracht oder darin integriert ist, kann sowohl eine Berührung mit einem Schneidmesser 5, wie auch die für das Schneiden/Abtrennen von Messschnittgut 8 erforderliche Kraft detektiert werden. Die bei einem berührenden Kontakt von Schneidmesser 5 mit dem Element 10 auftretende Kraft ist erheblich größer, als die zum Schneiden/Abtrennen von Messschnittgut 8 erforderliche Kraft, mit der die Schärfe der Schneidmesser 5 bestimmt werden kann.
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Eine Unterscheidung ist außerdem möglich, wenn eine Kraft gemessen aber gleichzeitig kein Messschnittgut 8 zugeführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1023827 B1 [0009]
- EP 1386534 B1 [0010]
