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Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung für einen Mähdrescher, mit einem durch einen fremdkraftbetriebenen Motor antreibbaren Gebläse zur Beaufschlagung wenigstens eines mit Öffnungen ausgestatteten Siebes mit einem Luftstrom und einer Kontrolleinrichtung, der vom Gutdurchsatz des Siebes abhängige Signale zuführbar sind und die betreibbar ist, basierend auf den Signalen die Drehzahl des Motors zu verändern und/oder einen Aktor zur Verstellung der Öffnungsweite des Siebs anzusteuern.
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Stand der Technik
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Mähdrescher werden in der Landwirtschaft verwendet, um stängelartige Pflanzen von einem Feld zu ernten und Fruchtstände (z. B. Korn) von den Erntegutresten zu trennen. Dabei werden die Pflanzen durch eine Dresch- und Trenneinrichtung geführt und in einer Reinigungseinrichtung werden unerwünschte Erntegutreste (Spreu, Kurzstroh) von den Fruchtständen der Pflanzen separiert, welche schließlich in einem Korntank zwischengespeichert werden, bevor sie auf ein Transportfahrzeug überladen werden. Die Reinigungseinrichtung umfasst ein Gebläse, das ein Sieb oder mehrere Siebe von unten her mit einem Luftstrom beaufschlagt, um die leichteren Erntegutreste nach hinten auszublasen, während die Fruchtstände der Pflanze durch Öffnungen der Siebe nach unten fallen und durch einen quer angeordneten Schneckenförderer und einen Körnerelevator in den Korntank verbracht werden.
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Die Drehzahl des Gebläses und somit die Flussdichte des die Siebe durchströmenden Windes und die Größe der Sieböffnung sind üblicherweise verstellbar, um die Reinigungseinrichtung an die jeweilige Erntegutart (z. B. die Größe der Fruchtstände), andere Ernteguteigenschaften, wie die Feuchtigkeit des Ernteguts, und den jeweiligen Durchsatz anzupassen. Eine manuelle Verstellung der Gebläsedrehzahl und der Sieböffnung erweist sich als fehlerträchtig und zeitaufwändig. In der Vergangenheit wurden daher verschiedene Vorschläge zur Automatisierung der Einstellung der Gebläsedrehzahl und der Sieböffnung gemacht.
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Die
DE 27 53 505 A1 schlägt vor, den Luftdruck zwischen dem Sieb und dem Gebläse zu messen, um den Luftwiderstand zu erfassen, den der Gebläsewind beim Durchströmen der über das Sieb wandernden Gutschicht erfährt. Dieser Luftwiderstand ist ein Maß für den Gutdurchsatz. Anhand des Gutdurchsatzes werden die Gebläsedrehzahl, die Sieböffnung und die Schwingfrequenz der Siebe selbsttätig verstellt Außerdem kann der ermittelte Gutdurchsatz zur Regelung der Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers herangezogen werden.
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Die
EP 2 022 312 A2 schlägt vor, anhand des unter dem Sieb erfassten Luftdrucks die Siebverluste und den Verunreinigungsanteil im Erntegut auf dem Sieb zu bestimmen und darauf basierend selbsttätig die Gebläsedrehzahl und die Sieböffnung zu verstellen.
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In der als gattungsbildend angesehenen
EP 2 127 515 A1 wird vorgeschlagen, die Gebläsegeschwindigkeit eines elektromotorisch angetriebenen Reinigungsgebläses und die Schwingfrequenz eines elektromotorisch bewegten Reinigungssiebes selbsttätig basierend auf einer gemessenen Kornbeschädigung, einem Kornverlust, einem Winkel des Mähdreschers gegenüber der Horizontalen, dem Luftdruck unterhalb der Siebe und/oder der Kornfeuchte zu regeln, wobei auch die Drehzahl des Gebläses erfasst wird.
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Problem
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Die im Stand der Technik bekannte Erfassung des Gutdurchsatzes der Siebe anhand des unterhalb der Siebe herrschenden Luftdrucks erfordert einen oder mehrere Luftdrucksensoren. Diese sind einerseits relativ teuer und andererseits an einer Stelle angebracht, an der sie Vibrationen und Verunreinigungen ausgesetzt sind, sodass ihre Ausgangswerte nicht immer zuverlässig sind.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Anordnung zur Erfassung des Gutdurchsatzes von Sieben einer Reinigungseinrichtung eines Mähdreschers bereitzustellen, die diese Nachteile nicht oder in einem verminderten Maße aufweist.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Eine Reinigungseinrichtung für einen Mähdrescher umfasst ein Gebläse zur Beaufschlagung wenigstens eines mit Öffnungen ausgestatteten Siebes mit einem Luftstrom und eine Kontrolleinrichtung. Das Gebläse ist durch einen fremdkraftbetriebenen Motor antreibbar, beispielsweise durch einen Elektro- oder Hydraulikmotor. Der Kontrolleinrichtung werden im Betrieb Signale hinsichtlich der vom Motor aufgenommenen Antriebsleistung zugeführt. Diese Signale hängen vom Gutdurchsatz des Siebes (d. h. der Menge des auf dem Sieb liegenden Ernteguts) ab, denn der Luftwiderstand, entgegen welchen der Motor das Gebläse antreibt, wird umso größer, je mehr Erntegut auf dem Sieb liegt Der Kontrolleinrichtung liegt demnach eine Information über den Gutdurchsatz des Siebes vor. Die Kontrolleinrichtung verändert basierend auf den durchsatzabhängigen Signalen die Drehzahl des Motors und/oder steuert einen Aktor zur Verstellung der Öffnungsweite des Siebs an. Dabei kann zunächst der Gutdurchsatz berechnet und darauf basierend die Drehzahl des Motors und/oder Öffnungsweite des Siebes bestimmt werden, oder letztere werden direkt anhand der durchsatzabhängigen Signale bestimmt.
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Auf diese Weise kann der Gutdurchsatz des Siebes ohne größeren Aufwand und zuverlässig erfasst und zur Einstellung der Gebläsedrehzahl und der Sieböffnung herangezogen werden.
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Die Kontrolleinrichtung wird weiterhin vorzugsweise mit einem Sensor zur Erfassung der Drehzahl des Motors und/oder der Öffnungsweite des Siebes verbunden. Diese Werte dienen einerseits als Rückkopplungswerte, um mittels einer Regelschleife die Einstellung gewünschter Sollwerte zu ermöglichen, andererseits beeinflusst die Öffnungsweite des Siebes auch die Antriebsleistung des Motors, denn sie bestimmt den vom Motor zu überwindenden Luftwiderstand des Siebs mit Auch die Drehzahl des Motors beeinflusst dessen Leistungsaufnahme und ist daher bei der Bestimmung des Gutdurchsatzes zu berücksichtigen. Die Drehzahl des Motors und/oder die aktuelle Sieböffnungsweite werden somit von der Kontrolleinrichtung mit herangezogen, um aus der Antriebsleistung des Motors den Gutdurchsatz des Siebes (und daraus den Sollwert für die Drehzahl des Gebläses und der Sieböffnung) abzuleiten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kontrolleinrichtung eine Neigungsinformation hinsichtlich der Orientierung der Reinigungseinrichtung gegenüber der Horizontalen zugeführt. Die Neigungsinformation bezieht sich auf die Neigung der Reinigungseinrichtung (und des Mähdreschers) in Fahrtrichtung und/oder in seitlicher Richtung. Die Kontrolleinrichtung verändert basierend auf der Neigungsinformation die Drehzahl des Motors und/oder steuert einen Aktor zur Verstellung der Öffnungsweite des Siebs an. Dadurch werden die nachteiligen Einflüsse der Schwerkraft beim Bergab- oder Bergauffahren oder beim Befahren eines Seitenhangs ausgeglichen. Beim Bergauffahren bewegt sich das Erntegut auf dem Sieb schneller nach hinten als auf horizontalem Untergrund, was durch Vermindern der Gebläsedrehzahl (und/oder Verkleinern der Sieböffnung) ausgeglichen werden kann. Analog kann das beim Bergabfahren langsamer nach hinten bewegende Erntegut durch ein Vergrößern der Gebläsedrehzahl (bzw. Verkleinern der Sieböffnung) beschleunigt werden. Auch beim Befahren von Seitenhängen können die sich an der hangabwärts liegenden Seite des Siebs ansammelnden Erntegutmengen durch Vergrößern der Gebläsedrehzahl (und/oder Vergrößern der Sieböffnung) besser abgefördert werden. Die Neigungsinformation kann anhand lokaler Sensoren oder einer Positionsbestimmungseinrichtung und einer Karte erzeugt werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, die Drehzahl des Gebläses im Vorgewende selbsttätig gegenüber der beim normalen Erntebetrieb verwendeten Drehzahl zu vermindern. Das Erreichen des Vorgewendes kann anhand eines Sensors zur Erfassung der Position eines aushebbaren Erntevorsatzes oder eines beliebigen Sensors zur Erfassung des Durchsatzes im Erntevorsatz oder Schrägförderer oder einer Dresch- und/oder Trenneinrichtung oder anhand einer Positionsbestimmungseinrichtung oder anhand der Leistungsaufnahme des Motors zum Antrieb des Gebläses nachgewiesen werden, wobei man sich die Tatsache zu Nutze macht, dass der Durchsatz im Vorgewende absinkt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung, der auch unabhängig von der Lehre des Anspruchs 1 realisiert werden kann, wird der Kontrolleinrichtung eine Positionsinformation hinsichtlich der aktuellen Position des durch einen Antrieb (z. B. einen Kurbelwellen- oder Exzenterantrieb) in eine periodische Schwingbewegung versetzbaren Siebes zugeführt Die Kontrolleinrichtung verändert die Drehzahl des Motors basierend auf der Positionsinformation insbesondere in der Weise, dass das Sieb bei einer Abwärtsbewegung mit einem größeren Luftstrom beaufschlagt wird als bei einer Aufwärtsbewegung. Die Drehzahl des Gebläses variiert demnach synchron mit der Siebbewegung und das Sieb wird bei einer Abwärtsbewegung, wenn das Erntegut durch die Schwerkraft bedingt ebenfalls nach unten fällt, mit einem größeren Luftstrom beaufschlagt als bei der Aufwärtsbewegung des Siebes, was die Kapazität des Siebes vergrößert.
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Ausführungsbeispiel
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In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
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1 eine schematische, teilgeschnittene seitliche Ansicht eines selbstfahrenden Mähdreschers,
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2 ein Schema der Kontrolleinrichtung der Erntemaschine zur Kontrolle der Sieböffnung und des Gebläses, und
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3 ein Flussdiagramm, nach dem die Kontrolleinrichtung arbeitet.
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Ein in der 1 gezeigter Mähdrescher 10 umfasst einen Rahmen 8, der auf zwei vorderen angetriebenen, im Eingriff mit dem Erdboden befindlichen Mitteln 12 in Form von Rädern und zwei hinteren, lenkbaren, im Eingriff mit dem Erdboden stehenden Mitteln 14 in Form von Rädern getragen wird und eine Fahrerkabine 16 trägt, von der aus die Erntemaschine 10 von einem Fahrer bedient werden kann. Bei der Ernte und beim Fahren auf einer Straße wird die Erntemaschine 10 in der durch die Blickrichtung des Fahrers in der Fahrerkabine 16 definierten, normalen Vorwärtsfahrtrichtung V voran bewegt. Sie kann aber vorübergehend, z. B. zum Wenden, auch rückwärts gefahren werden.
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Ein Erntevorsatz 18 in Form eines Schneidwerks wird verwendet, um Erntegut aufzunehmen und es einem Einzugsförderer 20 in Form eines Schrägförderers zuzuführen. Das Erntegut wird vom Einzugsförderer 20 einer Leittrommel 22 zugeführt. Die Leittrommel 22 leitet das Erntegut nach oben durch einen Einlassübergangsbereich 24 an eine axiale Dresch- und Trennvorrichtung 25 weiter. Die Dresch- und Trennvorrichtung 25 umfasst ein zylindrisches Rotorgehäuse 26 und einen im Rotorgehäuse 26 angeordneten Rotor 28.
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Die Dresch- und Trennvorrichtung 25 drischt und trennt das geerntete Gut. Korn und Spreu fallen durch Roste am Boden der Erntegutbearbeitungseinrichtung 25 in eine Reinigungseinrichtung 30. Die Reinigungseinrichtung 30 entfernt die Spreu und führt das saubere Korn einem Kornelevator 34 zu. Der Kornelevator 34 legt das saubere Korn in einem Korntank 32 ab. Das saubere Korn im Korntank 32 kann durch einen Entladeschneckenförderer 36 in einen Anhänger oder Lastwagen entladen werden. Gedroschenes, vom Korn befreites Stroh wird aus der Dresch- und Trennvorrichtung 25 durch einen Auslass 38 heraus zu einer Abgabetrommel 40 geführt. Die Abgabetrommel 40 wirft das Stroh am rückwärtigen Ende der Erntemaschine 10 aus. Sie könnte es auch einem Strohhäcksler (nicht gezeigt) zuführen, der es häckselt und über die Schnittbreite des Erntevorsatzes 18 über das Feld verteilt. Die antreibbaren Komponenten der Erntemaschine 10 werden durch einen Verbrennungsmotor angetrieben.
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Im Folgenden beziehen sich alle Richtungsangaben, wie vorn, hinten, oben und unten auf die normale Vorwärtsfahrtrichtung V.
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Die Reinigungseinrichtung
30 umfasst in an sich bekannter Weise ein Gebläse
42, das Umgebungsluft ansaugt und nach hinten hin abgibt, um ein unteres Sieb
40 und ein oberes Sieb
42 von unten her mit einem Luftstrom zu beaufschlagen. Die Siebe
40,
42 sind innerhalb eines Siebkastens
44 angebracht, der durch Kurbelarme
46 am Rahmen
8 abgestützt ist, von denen einer an seinem rahmenseitigen Ende durch einen Antrieb
48 in Drehung versetzbar ist. Bei dem Antrieb
48 kann es sich um ein mechanisches Getriebe handeln, das mit dem Verbrennungsmotor des Mähdreschers
10 in Antriebsverbindung steht, oder um einen Hydraulik- oder Elektromotor. Der Antrieb
48 rotiert mit konstanter oder veränderbarer Geschwindigkeit. Die Siebe
40,
42 vollführen somit eine Kreisbahn mit einer Hin- und Herbewegung in Vorwärtsrichtung als auch mit einer Auf- und Abbewegung. Die Siebe
40,
42 weisen sich in Querrichtung erstreckende, durch jeweils einen Aktor
50,
52 um ihre Längsachsen drehbare Lamellen auf, zwischen denen verstellbare Öffnungen verbleiben. Hierzu sei auf die Offenbarung der
DE 101 11 531 A1 verwiesen, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.
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Das obere Sieb 42 wird an seinem vorderen Ende von der Dresch- und Trenneinrichtung 25 her mit Erntegut beaufschlagt, das aus Nutzteilen (Fruchtstände, z. B. Korn oder Maiskörner) und Erntegutresten (Spreu, Kurzstrohanteile) besteht. Die durch das obere Sieb 42 fallenden, vorgereinigten Bestandteile der Erntegutreste gelangen durch das untere Sieb 40. Die durch das untere Sieb 40 fallenden Bestandteile, bei denen es sich um gereinigtes Korn handelt, werden durch einen in Querrichtung angeordneten Schneckenförderer 54 zusammengeführt und dem Kornelevator 34 übergeben. Die rückseitig vom unteren Sieb 40 fallenden Erntegutreste werden durch einen anderen Schneckenförderer 56 zusammengeführt und durch einen Überkehrförderer (nicht gezeigt) wieder der Dresch- und Trenneinrichtung 25 oder einem Nachdrescher (nicht gezeigt) zugeführt, der sie dann wieder auf das obere Sieb 42 abgibt. Die rückseitig am oberen Sieb 42 abgegebenen Erntegutreste werden entweder (durch einen Kaffstreuer oder den erwähnten Strohhäcksler, beide nicht gezeigt) auf dem Feld verteilt oder dem Überkehrförderer übergeben. Das Gebläse 42 wird durch einen Elektromotor 60 angetrieben.
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Die 2 zeigt schematisch eine Kontrolleinrichtung 58 des Mähdreschers 10, die zu einer selbsttätigen Einstellung der Drehzahl des Gebläses 42 und der Aktoren 50, 52 für die Öffnungsweite der Siebe 40, 42 dient. Die Kontrolleinrichtung 58 ist elektrisch über einen Bus 62 mit einer ersten Steuerung 64 verbunden, die ihrerseits den Elektromotor 60 kontrolliert und mit einem Sensor 66 zur Erfassung der Drehzahl des Elektromotors 60 verbunden ist. Innerhalb der ersten Steuerung 64 ist ein Widerstand 68 angeordnet, durch den der Betriebsstrom des Elektromotors 60 fließt, sodass der Spannungsabfall am Widerstand 68 ein Maß für die Stromaufnahme des Elektromotors 60 ist. Die erste Steuerung 64 erhält von der Kontrolleinrichtung 58 über den Bus 62 einen Sollwert für die Drehzahl des Elektromotors 60 und regelt dessen Betriebsspannung derart, dass der Ausgangswert des Sensors 66 eine Drehzahl des Elektromotors 60 anzeigt, die mit dem Sollwert zumindest näherungsweise übereinstimmt.
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Die Kontrolleinrichtung
58 ist weiterhin über den Bus
62 mit einer zweiten Steuerung
70 verbunden, die einerseits den als Elektromotor ausgeführten Aktor
50 kontrolliert und andererseits mit einem Sensor
72 zur Erfassung der aktuellen Position der Lamellen des Siebs
40 verbunden ist. Ein derartiger Sensor kann als Potentiometer oder entsprechend der Offenbarung der
EP 1 264 530 A1 , deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, ausgeführt sein.
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Die Kontrolleinrichtung 58 ist weiterhin über den Bus 62 mit einer dritten Steuerung 74 verbunden, die einerseits den als Elektromotor ausgeführten Aktor 52 kontrolliert und andererseits mit einem Sensor 76 zur Erfassung der aktuellen Position der Lamellen des Siebs 42 verbunden ist, dessen Aufbau dem des Sensors 72 entspricht.
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Weiterhin ist die Steuerung 58 mit einem Neigungssensor 78 zur Erfassung des Neigung des Mähdreschers 10 gegenüber der Horizontalen in Vorwärts- und Seitenrichtung und mit einem Positionssensor 80 zur Erfassung der Position des Siebkastens 44 entlang dessen durch den Antrieb 48 bewerkstelligter Bewegung verbunden.
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Die 3 zeigt ein Flussdiagramm, nach dem die Kontrolleinrichtung 58 arbeitet. Nach dem Start im Schritt 100 werden im Schritt 102 die Sieböffnungen der Siebe 40, 42 anhand der Signale der Sensoren 72, 76 bestimmt, die über die zweite und dritte Steuerung 70, 74 und den Bus 62 an die Kontrolleinrichtung 58 übermittelt werden. Außerdem wird die aktuelle Antriebsleistung des Elektromotors 60 bestimmt, indem die erste Steuerung 64 der Kontrolleinrichtung 58 über den Bus 62 Daten hinsichtlich der Leistungsaufnahme des Elektromotors 60 übermittelt. Diese Leistungsaufnahme kann bei einem als Gleichstrommotor ausgeführten Elektromotor 60 durch Multiplikation der mit dem Widerstand 68 erfassten Stromaufnahme und der jeweiligen Betriebsspannung des Elektromotors 60 berechnet werden.
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Im folgenden Schritt 104 wird anhand der Sieböffnungen, der Drehzahl des Elektromotors 60 und der Antriebsleistung der aktuelle Erntegutdurchsatz der Siebe 40, 42 bestimmt. Die Sieböffnungen dienen dabei zur Abschätzung des Anteils des vom Elektromotor 60 zu überwindenden Luftwiderstandes, der durch die Sieböffnungen und das darüber befindliche Erntegut bedingt ist. An dieser Stelle kann auch berücksichtigt werden, ob der Strohhäcksler eingeschaltet ist oder nicht, denn er fördert im Betrieb mehr Luft aus der Reinigungseinrichtung 30 ab als im Stillstand. Im Schritt 104 kann eine Tabelle oder eine mathematische Formel verwendet werden, um den Erntegutdurchsatz anhand der Sieböffnungen, der Drehzahl und der Antriebsleistung zu berechnen.
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Im folgenden Schritt 106 wird dann anhand des Erntegutdurchsatzes der Sollwert der Motordrehzahl bestimmt. An dieser Stelle wird auch die mit dem Neigungssensor 78 bestimmte Neigung des Mähdreschers 10 berücksichtigt. Vorzugsweise wird auch die mit dem Positionssensor 80 erfasste Position des Siebkastens 44 entlang seiner Bahn berücksichtigt, um die Siebe 40, 42 bei einer Abwärtsbewegung mit stärkerem Wind zu beaufschlagen als bei einer Aufwärtsbewegung. Bei der Bestimmung des Sollwerts werden auch mechanische Größen des Siebes (Art des Siebes, Abmessungen, etc.) und ggf. anderweitig sensorisch erfasste Ernteguteigenschaften (Feuchtigkeit) bzw. durch den Bediener eingegebene Ernteguteigenschaften (wie Erntegutart) berücksichtigt und der Sollwert kann durch einen Bediener manuell übersteuert werden. Der Sollwert wird dann an die erste Steuerung 64 übersandt.
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Im folgenden Schritt 108 wird anhand des Erntegutdurchsatzes der Sollwert der Sieböffnung bestimmt. Auch hier wird die mit dem Neigungssensor 78 bestimmte Neigung des Mähdreschers 10 berücksichtigt. Bei der Bestimmung des Sollwerts werden ebenfalls mechanische Größen des Siebes (Art des Siebes, Abmessungen, etc.) und ggf. anderweitig sensorisch erfasste Ernteguteigenschaften (Feuchtigkeit) bzw. durch den Bediener eingegebene Ernteguteigenschaften (wie Erntegutart) berücksichtigt und der Sollwert kann durch einen Bediener manuell übersteuert werden. Die Sollwerte werden dann an die zweite und dritte Steuerung 70, 74 übersandt, die den zugehörigen Aktor 50, 52 ggf. aktivieren, bis der Sensor 72, 76 das Erreichen der Sollposition anzeigt. Auf den Schritt 108 folgt wieder der Schritt 102.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2753505 A1 [0004]
- EP 2022312 A2 [0005]
- EP 2127515 A1 [0006]
- DE 10111531 A1 [0024]
- EP 1264530 A1 [0027]
