DE102011117258A1

DE102011117258A1 - Agricultural working machine, particularly mowing machine, has determining device for determining occurrence of damages or loss of working tool, where determining device has vibrating rod made of vibration-damping material

Info

Publication number: DE102011117258A1
Application number: DE102011117258A
Authority: DE
Inventors: Martin Baldinger; Roland Edelbauer; Markus Hofinger; Markus Reininger; Rainer Bumberger
Original assignee: Alois Poettinger Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Alois Poettinger Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-02

Abstract

The agricultural working machine has a rotary driven working rotor provided with a circumferential working tool. A determining device (9) is provided for determining the occurrence of damages or loss of the working tool. The determining device has a vibrating rod (10) made of vibration-damping material. The vibrating rod is fixed at a frame- or mounting frame part of the working machine. A sensor is provided for detecting the vibration at the vibrating rod.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, insbesondere Mähmaschine, mit einem rotatorisch antreibbaren Arbeitsrotor, der zumindest ein umlaufendes Arbeitswerkzeug aufweist, sowie einer Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Auftretens von Beschädigungen und/oder Verlust des Arbeitswerkzeugs. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere die Erfassung von Messerbruch oder -verlust an Schneidwerken von landwirtschaftlichen Gerätschaften.The present invention relates to an agricultural working machine, in particular a mowing machine, with a rotatably driven working rotor having at least one rotating working tool, and a determination device for determining the occurrence of damage and / or loss of the working tool. The invention relates in particular to the detection of knife breakage or loss on cutting units of agricultural equipment.

Bei Mähwerken bzw. Schneidwerken und anderen schnell laufenden Arbeitsrotoren von landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen kommt es immer wieder zu Beschädigungen oder Verlust der Messerklingen bzw. der entsprechenden Schneid- und Arbeitswerkzeuge, beispielsweise bei Auftreffen eines Steins oder bei Bodenberührung. Dabei können sowohl eine oder mehrere gebrochene Messerklingen als auch ein kompletter Verlust einer oder mehrerer Messerklingen auftreten, was sich einerseits negativ auf das Mähen auswirkt und andererseits durch die hierdurch entstehenden Vibrationsbelastungen zu starkem Verschleiß an der Maschine führt. Für den Maschinenführer selbst ist es dabei schwierig, einen solchen Verlust bzw. eine solche Beschädigung der Arbeitswerkzeuge zu bemerken, was während des Arbeitsbetriebs üblicherweise nur durch die Beobachtung eines schlechten Arbeitsergebnisses, beispielsweise schlechter Mähqualität mit Streifenbildung oder bei der Wartung der Maschine möglich ist.In mowers or cutting units and other high-speed work rotors of agricultural machinery, it always comes back to damage or loss of knife blades or the corresponding cutting and working tools, for example, when striking a stone or ground contact. This can occur both one or more broken knife blades as well as a complete loss of one or more knife blades, which on the one hand has a negative effect on the mowing and on the other hand leads to heavy wear on the machine by the resulting vibration loads. For the operator itself, it is difficult to notice such a loss or such damage to the work tools, which is usually possible during operation only by observing a poor work result, such as bad mowing quality with banding or maintenance of the machine.

Es wurde daher bereits versucht, solche Beschädigungen bzw. Verluste von Arbeitswerkzeugen durch Bestimmungseinrichtungen zu bestimmen, wobei derartige Bestimmungseinrichtungen üblicherweise Beschleunigungssensoren umfassen, die hochfrequente Schwingungen bzw. Unwuchten abtasten, wobei die Signale der Beschleunigungssensoren üblicherweise mit einer aufwändigen elektronischen Filterung bearbeitet werden müssen, um das Auftreten bestimmter Schwingungen als Folge der Werkzeugbeschädigung identifizieren zu können. Aufgrund der an Landmaschinen üblicherweise auftretenden „normalen” Schwingungen, die ganz natürliche Reaktion des unebenen Geländes und der Verschmutzung der Arbeitsrotoren sind, ist dies kein einfaches Unterfangen und bislang nur durch eine relativ aufwändige Sensorik und Auswerteelektronik machbar.It has therefore already been attempted to determine such damage or loss of work tools by means of determination, such determination devices usually include acceleration sensors that scan high-frequency vibrations or imbalances, the signals of the acceleration sensors usually have to be processed with a complex electronic filtering to the Identify occurrence of certain vibrations as a result of tool damage. Due to the usually occurring on agricultural machinery "normal" vibrations, the natural reaction of the uneven terrain and pollution of the work rotors, this is not a simple undertaking and so far only by a relatively complex sensors and evaluation feasible.

Die EP 0 702 248 B1 beschreibt einen Metalldetektor zum Erkennen metallischer Fremdkörper im Erntegutstrom durch landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, wobei hier Magnete ein Magnetfeld erzeugen, das sich durch die Anwesenheit von Metallteilen im Durchflussmaterial verändert.The EP 0 702 248 B1 describes a metal detector for detecting metallic debris in the crop stream by agricultural machinery, in which case magnets generate a magnetic field that varies due to the presence of metal parts in the flow material.

Die DE 101 00 522 A1 beschreibt eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Funktion einer Arbeitsmaschine, wobei hier an einem tragenden Bauteil des Fahrgestells eines Mähdreschers ein akustischer Sensor und/oder ein Beschleunigungssensor angebracht ist, um Schwingungen des besagten Fahrgestellteils zu erfassen. Die gelieferten Signalwerte werden einer Fourier-Transformation unterworfen, um das Frequenzspektrum zu analysieren und hieraus einen Schaden am Gerät bestimmen zu können.The DE 101 00 522 A1 describes a monitoring device for monitoring the function of a work machine, wherein here on a supporting member of the chassis of a combine harvester, an acoustic sensor and / or an acceleration sensor is mounted to detect vibrations of said chassis part. The supplied signal values are subjected to a Fourier transformation in order to analyze the frequency spectrum and to be able to determine a damage on the device from this.

Die DE 102 41 216 A1 befasst sich mit der Bestimmung eines Erntegutstaus in einem Feldhäcksler, wobei dem Förderrotor der Erntegut-Aufnahmevorrichtung eine mechanische Überlastkupplung zugeordnet ist, die bei Überschreitung eines definierten Drehmoments akustische bzw. mechanische Schwingungen erzeugt, die durch einen Klopfsensor im Zusammenspiel mit einem Drehmomentsensor bestimmt werden.The DE 102 41 216 A1 deals with the determination of a Erntegutstaus in a forage harvester, the feed rotor of the crop pickup device is associated with a mechanical overload clutch that generates acoustic or mechanical vibrations when exceeded a defined torque, which are determined by a knock sensor in conjunction with a torque sensor.

Die DE 10 2006 015 152 A1 beschreibt die Betriebsüberwachung eines Mähdreschers, bei dem an den Messern der Häckseltrommel ein Körperschallsensor angebracht ist, um in den Messern selbst auftretenden Körperschall zu erfassen.The DE 10 2006 015 152 A1 describes the monitoring of the operation of a combine harvester in which a structure-borne sound sensor is attached to the knives of the chopper drum in order to detect structure-borne noise which occurs in the knives themselves.

Die EP 1 813 142 beschreibt die Verwendung von Akustiksensoren zur Erfassung von im hörbaren Frequenzspektrum liegenden akustischen Signalen. Die besagten Akustiksignale sind hier allerdings nicht die Reaktion eines Schadens am Arbeitsrotor der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, sondern werden gezielt zur Bodenabtastung eingesetzt.The EP 1 813 142 describes the use of acoustic sensors to detect acoustic signals in the audible frequency spectrum. However, the said acoustic signals are not the reaction of a damage to the working rotor of the agricultural machine, but are used specifically for Bodenabtastung.

Die EP 1 759 574 beschreibt eine landwirtschaftliche Erntemaschine in Form eines Mähdreschers, bei dem am Obersieg ein Impulsaufnehmer befestigt ist, in dem durch auftreffende Erntegutkörner Körperschallschwingungen erzeugt werden, deren Laufzeit durch den Impulsaufnehmer hindurch bestimmt werden. Hierdurch kann die im Siebbereich auftretende Körnermenge und -verteilung bestimmt werden.The EP 1 759 574 describes an agricultural harvester in the form of a combine harvester, in which a pulse pickup is attached to the upper win, in which structure-borne vibrations are generated by impinging Erntegutkörner whose life is determined by the pickup through. As a result, the grain quantity and distribution occurring in the sieve area can be determined.

Die DE 10 2009 000 351 beschreibt eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, beispielsweise Feldhäcksler, Ballenpresse oder Mähdrescher, bei der an der Achse des Förderrotors eine Masse federnd aufgehängt ist, deren Bewegung bzw. Auslenkung durch einen Sensor erfasst wird und in Relation zu einer erfassten Drehzahl der Förderwalze gesetzt wird, um Bewegungsunrundheiten zu bestimmen.The DE 10 2009 000 351 describes an agricultural work machine, such as forage harvester, baler or combine harvester, in which on the axis of the conveyor rotor, a mass is suspended resiliently whose movement or deflection is detected by a sensor and is set in relation to a detected speed of the feed roller to Bewegungsunrundheiten determine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte landwirtschaftliche Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll mit einer einfachen Sensorik ohne aufwändige Signalverarbeitung eine verlässliche Bestimmung des Auftretens von Beschädigungen oder Verlust des Arbeitswerkzeugs erreicht werden.The present invention has for its object to provide an improved agricultural machine of the type mentioned above, which avoids the disadvantages of the prior art and the latter develops in an advantageous manner. In particular, to achieve a reliable determination of the occurrence of damage or loss of the working tool with a simple sensor without complex signal processing.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention this object is achieved by an agricultural machine according to claim 1. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Es wird vorgeschlagen, einen mechanischen Filter bzw. eine mechanisch ausgebildete Bandsperre zu verwenden, der bzw. die Schwingungen anderer Frequenzen wegdämpft und selbst nur bei der Anregungsfrequenz, die bei Verlust oder Beschädigung des Arbeitswerkzeugs auftritt, in Schwingung gerät, und diese Schwingung dann zu erfassen. Erfindungsgemäß umfasst die Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Auftretens von Beschädigungen und/oder Verlust des Arbeitswerkzeugs einen an einem Rahmen- und/oder Anbaurahmenteil der Arbeitsmaschine starr befestigten Schwingstab aus vibrationsdämpfendem Material sowie Erfassungsmittel zur Erfassung von Vibrationen am Schwingstab. Die durch beispielsweise Messerbruch oder -verlust auftretende Beschädigungsschwingung wird also nicht unmittelbar an einem Strukturbauteil, insbesondere Rahmenteil oder Bauteil des Antriebsstrangs oder gar am Arbeitsrotor selbst abgetastet, sondern an einem eigens angebrachten Zusatzbauteil in Form eines Schwingstabs, der hinsichtlich seines Schwingverhaltens speziell an die Beschädigungsfrequenz der Schwingung angepasst ist, die bei Verlust oder Beschädigung des Arbeitswerkzeugs auftritt. Dieser im Wesentlichen nur bei einer solchen Beschädigungsfrequenz in Schwingung geratende Schwingstab kann durch einen einfachen Sensor überwacht werden, ohne dass eine aufwändige elektronische Signalfilterung bzw. -verarbeitung notwendig wäre.It is proposed to use a mechanical filter or a mechanically formed band-stop filter which damps away the vibrations of other frequencies and even vibrates only at the excitation frequency which occurs in case of loss or damage of the working tool, and then to detect this oscillation , According to the invention, the determination device for determining the occurrence of damage and / or loss of the working tool comprises a vibrating rod made of vibration-damping material rigidly fastened to a frame and / or mounting frame part of the working machine and detecting means for detecting vibrations on the vibrating rod. The damage oscillation occurring for example due to blade breakage or loss is thus not directly sampled on a structural component, in particular frame part or component of the drive train or even on the work rotor itself, but on a specially attached additional component in the form of a vibrating rod, with respect to its vibration behavior especially to the damage frequency of Vibration that occurs in the event of loss or damage to the work tool. This oscillating rod vibrating substantially only at such a damage frequency can be monitored by a simple sensor, without requiring complex electronic signal filtering or processing.

In Weiterbildung der Erfindung besteht der genannte Schwingstab aus einem nichtmetallischen Werkstoff mit stark schwingungsdämpfenden Eigenschaften, der einen ausreichend hohen mechanischen Verlustfaktor besitzt, um bei Schwingungen und Vibrationen, die keine Folge von Werkzeugbruch oder -verlust sind, gar nicht erst anzusprechen. Insbesondere kann für den genannten Schwingstab ein nichtmetallisches Material mit einem mechanischen Verlustfaktor von mehr als 0,05 verwendet werden, wobei der besagte mechanische Verlustfaktor vorteilhafterweise im Bereich von 0,05 bis 0,9 und insbesondere etwa im Bereich von 0,1 bis 0,3 liegen kann. Als Material für den Schwingstab eignen sich besonders viskoelastische Polymere wie beispielsweise ein formstabiles, jedoch elastisch verformbares Polyurethan oder andere viskoelastische Elastomere. In Weiterbildung der Erfindung kann der Schwingstab aus Sylomer bestehen oder zumindest eine Schicht und/oder einen Abschnitt aus Sylomer besitzen. Der vorgenannte mechanische Verlustfaktor kann beispielsweise gemäß DIN 53513 für bei landwirtschaftlichem Arbeitsbetrieb typischerweise auftretenden Randbedingungen wie Umgebungstemperatur bestimmt werden.In a further development of the invention, said vibrating rod made of a non-metallic material having strong vibration damping properties, which has a sufficiently high mechanical loss factor to not even respond to vibrations and vibrations that are not a result of tool breakage or loss. In particular, a non-metallic material with a mechanical loss factor of more than 0.05 can be used for said vibrating rod, said mechanical loss factor advantageously being in the range of 0.05 to 0.9 and in particular approximately in the range of 0.1 to 0, 3 may be. Viscoelastic polymers such as, for example, a dimensionally stable, but elastically deformable polyurethane or other viscoelastic elastomers are particularly suitable as the material for the vibrating bar. In a further development of the invention, the vibrating rod may consist of Sylomer or at least have a layer and / or a portion of Sylomer. The aforementioned mechanical loss factor can, for example, according to DIN 53513 for boundary conditions that typically occur during agricultural work, such as ambient temperature.

In Weiterbildung der Erfindung ist der genannte Schwingstab hinsichtlich Materialbeschaffenheit und Geometrie, insbesondere Länge und Dicke, derart beschaffen, dass die Eigenfrequenz des stabförmigen Schwingstabs im Wesentlichen der bei Werkzeugbruch oder -verlust auftretenden Beschädigungsfrequenz entspricht, so dass der besagte Schwingstab bei Werkzeugbruch, -beschädigung oder -verlust in Schwingung gerät, sonst jedoch nicht in Schwingung gerät.In a further development of the invention, said oscillating rod with respect to material properties and geometry, in particular length and thickness, such that the natural frequency of the rod-shaped oscillating rod substantially corresponds to the damage occurring at tool breakage or loss frequency, so that said oscillating rod tool breakage, damage or loss gets into vibration, but otherwise does not vibrate.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Eigenfrequenz des Schwingstabs, die das besagte Schwingungsverhalten des Schwingstabs mit sich bringt, in einfacher Weise durch Bemessung der Länge des Schwingstabs in der gewünschten Weise an die auftretende Beschadigungsfrequenz angepasst werden. Insbesondere kann die Länge des Schwingstabs derart bemessen sein, dass die Eigenfrequenz des Schwingstabs im Wesentlichen der Frequenz einer bei Beschädigung/Verlust des Arbeitswerkzeugs auftretenden Schwingung entspricht.In an advantageous embodiment of the invention, the natural frequency of the vibrating rod, which brings the said vibration behavior of the vibrating bar with it, be adapted in a simple manner by dimensioning the length of the vibrating bar in the desired manner to the occurring damage frequency. In particular, the length of the vibrating bar can be dimensioned such that the natural frequency of the vibrating bar substantially corresponds to the frequency of a vibration occurring during damage / loss of the working tool.

Der Schwingstab kann hierbei grundsätzlich verschieden geformt bzw. konturiert sein, wobei in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung der Schwingstab einen auskragenden, vorzugsweise geraden Balken bilden kann, der mit einem Endabschnitt an einem Rahmen- bzw. Anbaurahmenteil der Arbeitsmaschine starr befestigt ist und mit seinem anderen Endabschnitt frei auskragt. Bei einem solchen frei auskragenden balkenförmigen Schwingstab kann die Abstimmung der Eigenfrequenz in einfacher Weise durch Ablängung vorgenommen werden. Prinzipiell kann der Schwingstab aber auch andere Konturierungen bzw. Einspannungen umfassen, beispielsweise in Form eines an beiden Enden gelagerten Schwingungsbalkens, wobei sich hier jedoch dann die Abstimmung der Eigenfrequenz auf die Bruch- bzw. Beschädigungsfrequenz schwieriger gestaltet. Insofern ist die vorgenannte Ausbildung als auskragender Schwingbalken hinsichtlich der Abstimmbarkeit vorteilhafter.In principle, the oscillating rod can be shaped or contoured differently, wherein in an advantageous embodiment of the invention, the oscillating rod can form a cantilevered, preferably straight beam, which is rigidly fastened with one end portion to a frame or mounting frame part of the working machine and with its other end portion freely cantilevered. In such a cantilevered beam-shaped vibrating rod tuning the natural frequency can be made in a simple manner by cutting. In principle, however, the oscillating rod can also comprise other contouring or clamping, for example in the form of a vibration bar mounted on both ends, whereby, however, the tuning of the natural frequency to the breaking or damage frequency then becomes more difficult here. In this respect, the aforementioned training as projecting vibrating beam in terms of tunability is more advantageous.

Die Befestigung des Schwingstabs am Rahmen- bzw. Anbaurahmenteil erfolgt vorteilhafterweise derart, dass Biegeschwingungen in den Schwingstab induziert werden. Insbesondere kann eine flächige, starre Einspannung des Schwingstabs vorgesehen sein.The attachment of the vibrating rod on the frame or mounting frame part is advantageously carried out such that bending vibrations are induced in the vibrating rod. In particular, a flat, rigid clamping of the vibrating rod can be provided.

Um die am Schwingstab auftretenden Schwingungen zu erfassen, können die Vibrationserfassungsmittel einen Dehnungsmesser aufweisen, um Dehnungen bzw. Spannungen zu erfassen, die eine Folge der induzierten Schwingung sind, wobei in vorteilhafter Weise insbesondere ein Piezoelement Verwendung finden kann, vorteilhafterweise in Form eines auf den Schwingstab aufgebrachten Piezofilms. Durch die Verwendung eines solchen Piezoelements kann auf eine Spannungsversorgung bzw. Stromzufuhr für die Sensorik verzichtet werden, da das Piezoelement entsprechende Schwingungen des Schwingstabs von selbst in elektrische Signale umwandelt. In order to detect the vibrations occurring on the vibrating rod, the vibration detecting means may comprise a strain gauge to detect strains or stresses that are a consequence of the induced vibration, advantageously a piezoelectric element can be used advantageously, advantageously in the form of a on the vibrating rod applied piezo film. By using such a piezoelectric element can be dispensed with a power supply or power supply for the sensor, since the piezoelectric element converts corresponding vibrations of the vibrating rod by itself into electrical signals.

In Weiterbildung der Erfindung können mehrere Schwingstäbe an verschiedenen Orten der Arbeitsmaschine angebracht sein, wobei die Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Auftretens von Beschädigungen und/oder Verlust des Arbeitswerkzeugs vorteilhafterweise Lokalisierungsmittel zur Lokalisierung einer auftretenden Beschädigung bzw. eines auftretenden Verlusts aus den Unterschieden der von den mehreren Schwingungsteilen bereitgestellten Signale aufweisen kann. Hierdurch kann nicht nur per se das Auftreten einer Werkzeugbeschädigung oder eines Werkzeugverlusts bestimmt werden, sondern auch darüber hinaus bestimmt werden, wo, d. h. an welchem Arbeitsrotor die Beschädigung auftritt, da je nach Ort der auftretenden Beschädigung ein anderer Schwingstab stärker anspricht als ein anderer Schwingstab. Üblicherweise besitzen landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen mehrere Arbeitsrotoren bzw. mehrere entlang des Arbeitsrotors angeordnete Arbeitswerkzeuge, so dass je nach Beschädigung Schwingungen verstärkt an der einen oder der anderen Stelle auftreten. Beispielsweise besitzen Mähmaschinen üblicherweise mehrere nebeneinander entlang eines Mähbalkens platzierte Mähtrommeln. Bricht beispielsweise an einer rechts angeordneten Mähtrommel ein Messer, treten verstärkt an einem rechten Rahmenteil bzw. einem nahe an der Lagerung der beschädigten Arbeitstrommel Schwingungen auf, die dann durch einen dort positionierten Schwingstab erfasst werden können, während ein am gegenüberliegenden Ende des Mähbalkens positionierter Schwingstab noch nicht anspricht.In a further development of the invention, a plurality of oscillating rods may be mounted at different locations of the working machine, wherein the determining means for determining the occurrence of damage and / or loss of the working tool advantageously locating means for locating an occurring damage or a loss occurring from the differences of the plurality of vibration parts may have provided signals. This not only determines the occurrence of tool damage or tool loss per se, but also determines where, d. H. At which work rotor the damage occurs, as depending on the location of the damage occurring another vibrating bar responds more than another vibrating bar. Usually agricultural machines have several work rotors or more along the working rotor arranged working tools, so that depending on the damage vibrations occur at one or the other point. For example, mowers usually have a plurality of mowing drums placed side by side along a mowing bar. If, for example, a knife breaks on a mowing drum arranged on the right, vibrations occur on a right-hand frame part or on a near-bearing of the damaged working drum, which vibrations can then be detected by a vibrating bar positioned there, while a vibrating bar positioned at the opposite end of the mowing bar still does not appealing.

Um das Ansprechverhalten besser an das Niveau auftretender Beschädigungsschwingungen anpassen zu können, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest ein Schwingstab an einem den Arbeitsrotor tragenden Tragrahmen und zumindest ein Schwingstab am Anbaubock der Arbeitsmaschine angebracht ist, durch den der Tragrahmen des Anbaugeräts mit einem Schlepper verbindbar ist. Insbesondere kann bei einer Mähmaschine ein erster Schwingstab am Mähbalken positioniert sein, während ein zweiter Schwingstab im Bereich des Anbaurahmens bzw. Anbaubocks angebracht ist. Durch die an verschiedenen Rahmenteilen angebrachten Schwingstäbe können verschiedene Ansprechschwellen realisiert werden, wodurch Schwingungen einfach ausgefiltert werden können, die nicht durch einen Verlust bzw. eine Beschädigung des Werkzeugs entstehen. Werden beispielsweise zufälligerweise durch eine Bodenwellenfolge bei entsprechender Fahrgeschwindigkeit Schwingungen in einem Frequenzbereich induziert, der dem Frequenzbereich einer Messerbruchschwingung entspricht, werden solche Schwingungen am Anbaubock eher stärker oder zumindest gleich stark auftreten wie am Messerbalken, woraus die Bestimmungseinrichtung erkennen kann, dass es sich nicht um eine Bruchschwingung handelt, die tendenziell eher starker am Arbeitsrotor-Tragrahmen, beispielsweise Messerbalken auftritt.In order to better adapt the response to the level of damage occurring vibrations, can be provided in a development that at least one vibrating rod on a supporting the work rotor support frame and at least one vibrating rod attached to the attachment of the machine through which the support frame of the attachment with a Tractor is connectable. In particular, in a mowing machine, a first oscillating rod may be positioned on the mowing bar, while a second oscillating bar is mounted in the region of the mounting frame or mounted trestle. By attached to different frame parts vibrating rods different thresholds can be realized, which vibrations can be easily filtered out, which are not caused by loss or damage to the tool. If, for example, oscillations are randomly induced by a sequence of bumps at an appropriate driving speed in a frequency range corresponding to the frequency range of a knife breakage, such vibrations will tend to occur more strongly or at least as strongly as at the cutter bar, from which the determining device can recognize that it is not a Breaking vibration acts, which tends to be stronger on the work rotor support frame, such as knife bar occurs.

Prinzipiell kann die Bestimmungseinrichtung über das vom Schwingstab abgegriffene Messsignal hinaus noch weitere Messsignale berücksichtigen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung jedoch bestimmt die Bestimmungseinrichtung das Auftreten von Beschädigungen bzw. Verlust des Arbeitswerkzeugs alleine aus dem Signal des zumindest einen Schwingstabs. Es brauchen vorteilhafterweise keine Zapfwellendrehzahl, Arbeitsrotordrehzahl oder andere Einflussgrößen erfasst und mit verarbeitet werden, da der Schwingstab überraschenderweise die Bruchfrequenz aus dem breiten Spektrum der vielerlei auftretenden Schwingungen an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten zuverlässig herausfiltern kann.In principle, the determination device can take into account further measurement signals beyond the measurement signal tapped off by the vibration rod. In an advantageous embodiment of the invention, however, the determination device determines the occurrence of damage or loss of the working tool alone from the signal of at least one vibrating rod. Advantageously, no PTO speed, working rotor speed or other influencing variables need to be detected and processed, since the vibrating rod can surprisingly reliably filter out the break frequency from the wide range of vibrations occurring on agricultural implements.

Um externe Beeinträchtigungen durch Verschmutzung oder Fremdkörper zu vermeiden, kann in Weiterbildung der Erfindung ein vorzugsweise geschlossenes Gehäuse vorgesehen sein, in dessen Inneren der Schwingstab und/oder der Dehnungs- bzw. Spannungsmesser aufgenommen sind.In order to avoid external damage due to contamination or foreign bodies, a preferably closed housing can be provided in the invention, in the interior of the vibrating rod and / or the strain gauge or voltmeter are added.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment and associated drawings. In the drawings show:

1: eine Draufsicht auf eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, die nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung als Mähmaschine ausgebildet ist, wobei den mehreren Mähwerken jeweils an verschiedenen Stellen Schwingstäbe zur Erfassung von Messerbruch oder -verlust zugeordnet sind, 1 : A top view of an agricultural working machine, which is designed according to an advantageous embodiment of the invention as a mower, wherein the plurality of mowers are each assigned at different points vibrating rods for detecting blade breakage or loss,

2: eine perspektivische Darstellung eines Schwingstabs und der Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Schwingstabs an einem Rahmen- bzw. Anbaurahmenteil nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei ein auf dem Schwingstab angebrachter Piezofilm zur Erfassung der Schwingstabschwingungen angebracht ist, und 2 : A perspective view of a vibrating rod and the fastening device for fixing the vibrating rod to a frame or mounting frame part according to an advantageous embodiment of the invention, wherein a on the Vibrating bar attached piezofilm is mounted for detecting the vibration bar vibrations, and

3: eine Diagrammdarstellung der an der Mähmaschine auftretenden Schwingungen und der am Schwingstab auftretenden Schwingung. 3 : A diagram of the vibrations occurring at the mower and the vibration occurring on the vibrating rod.

Wie 1 zeigt, kann die Erfindung insbesondere an einer Mähmaschine 1 verwirklicht sein, die als an einen Schlepper 2 anbaubares Anbaugerät ausgeführt sein kann. Die Mähmaschine 1 kann hierbei ein Frontmähwerk 3 und ein oder mehrere Heckmähwerke 4 umfassen, die jeweils frontseitig bzw. heckseitig am Schlepper 2 angebaut sind.As 1 shows, the invention can in particular on a mower 1 be realized as a tugboat 2 Mountable attachment can be executed. The mower 1 This can be a front mower 3 and one or more rear mowers 4 include, on the front or rear side of the tractor 2 are grown.

Jedes der Mähwerke 3 bzw. 4 umfasst hierbei einen sich quer zur Fahrtrichtung 6 erstreckenden Mähbalken 5, an dem jeweils nebeneinander eine Mehrzahl von Arbeitsrotoren in Form von Mähtrommeln angeordnet sind, die in der Figur nicht eigens gezeigt sind. Die besagten Mähtrommeln können hierbei insbesondere um aufrechte Achsen rotatorisch angetrieben werden und umlaufende Messerklingen tragen.Each of the mowers 3 respectively. 4 this includes a transverse to the direction of travel 6 extending cutter bar 5 , on each of which a plurality of working rotors in the form of mowing drums are arranged side by side, which are not specifically shown in the figure. The said mowing drums can in this case in particular be driven rotationally about upright axes and carry rotating knife blades.

Die Mähbalken 5 sind über einen Maschinenrahmen bzw. Tragarme 7 an einem Anbaubock 8 aufgehängt, durch den die jeweiligen Mähwerke an dem Schlepper 2 angebaut werden können. Wie 1 zeigt, können die Mähwerke hierbei durch verschiedene Gelenkachsen 16 und 17 schwenkbar angelenkt sein, beispielsweise um in eine Transportstellung verbracht zu werden.The cutterbar 5 are about a machine frame or brackets 7 at a trestle 8th hung by the respective mowers on the tractor 2 can be grown. As 1 shows, the mowers in this case by different joint axes 16 and 17 pivotally articulated, for example, to be spent in a transport position.

Zur Erfassung von Beschädigungen, Bruch oder Verlust der Messerklingen der Arbeitsrotoren ist eine Bestimmungseinrichtung 9 vorgesehen, die mehrere Schwingstäbe 10 aus schwingungsdämpfendem Material sowie jeweils Dehnungs- bzw. Spannungsmesser zur Erfassung von Dehnungen und Spannungen am jeweiligen Schwingstab aufweist. Die genannten Schwingstäbe 10 können hierbei an verschiedenen Struktur- bzw. Rahmenteilen des jeweiligen Mähwerks 3 bzw. 4 befestigt sein, wobei vorteilhafterweise vorgesehen sein kann, dass jeweils an dem Mähbalken 5 des jeweiligen Mähwerks 3 bzw. 4 zumindest ein Schwingstab 10 angebracht ist und darüber hinaus jeweils ein Schwingstab an einem Rahmenteil des Anbaubocks 8 starr befestigt ist, um einerseits die am Mähbalken 5 auftretenden Schwingungen und andererseits die am Anbaubock 8 auftretenden Schwingungen zu erfassen bzw. in eine Schwingung des Schwingstabs 10 umzusetzen.To detect damage, breakage or loss of the knife blades of the work rotors is a determination device 9 provided, the several oscillating rods 10 Made of vibration damping material and each strain gauge or voltmeter for detecting strains and stresses on the respective vibrating rod. The mentioned oscillating rods 10 can in this case at different structural or frame parts of the respective mower 3 respectively. 4 be attached, wherein advantageously can be provided that in each case on the cutter bar 5 of the respective mower deck 3 respectively. 4 at least one vibrating rod 10 attached and beyond each a vibrating bar on a frame part of the trestle 8th rigidly attached, on the one hand, to the cutter bar 5 occurring vibrations and on the other hand at the headstock 8th to detect occurring vibrations or in a vibration of the vibrating rod 10 implement.

Wie 2 zeigt, kann der jeweilige Schwingstab 10 in Form eines geraden, auskragenden Balken ausgebildet sein, der insbesondere einen rechteckigen, flachgedrückten Querschnitt besitzen kann, wie dies beispielsweise bei einem Brett der Fall ist.As 2 shows, the respective vibrating bar 10 be formed in the form of a straight, cantilevered beam, which may in particular have a rectangular, flattened cross-section, as is the case for example with a board.

Der Schwingstab 10 ist hierbei an einem Endabschnitt starr eingespannt und mit dem jeweiligen Rahmenteil, d. h. Mähbalken 5 oder Anbaubockrahmenteil starr verbunden, so dass Schwingungen und Bewegungen des Mähbalkens 5 bzw. des entsprechenden Rahmenteils in den Schwingstab 10 induziert werden. Wie 2 zeigt, kann die Befestigungsvorrichtung 11 vorteilhafterweise eine flächige Einspannung des Schwingstabs 10 auf einer Grundplatte 12 umfassen, die mittels einer damit flächig verbundenen Befestigungsplatte 13 verbunden sein kann, die ein Festschrauben oder in anderer Weise starres Befestigen an dem jeweiligen Rahmenteil erlaubt.The vibrating rod 10 Here is rigidly clamped at one end and with the respective frame part, ie cutter bar 5 or mounting frame part rigidly connected, so that vibrations and movements of the cutter bar 5 or the corresponding frame part in the vibrating rod 10 be induced. As 2 shows, the fastening device 11 advantageously a planar clamping of the vibrating rod 10 on a base plate 12 comprise, by means of a surface-connected mounting plate 13 may be connected, which allows a tightening or otherwise rigid fastening to the respective frame part.

Der Schwingstab 10 ist hierbei vorteilhafterweise als frei auskragender, einseitig eingespannter Balken ausgebildet, der an seinem einen Endabschnitt in besagter Weise starr bzw. flächig eingespannt bzw. befestigt ist und mit seinem anderen Endabschnitt frei auskragt, vgl. 2.The vibrating rod 10 In this case, it is advantageously designed as a freely cantilevered, unilaterally clamped beam, which is rigidly or extensively clamped or fastened at its one end section in such a manner and protrudes freely with its other end section, cf. 2 ,

Zur Erfassung des am Schwingstab 10 auftretenden Schwingungsverhaltens ist an der Oberfläche des Schwingstabs 10 ein Dehnungs- und/oder Spannungsmesser 14 vorteilhafterweise in Form eines Piezoelements 15 angebracht, das die am Schwingstab 10 auftretenden Schwingungen bzw. Vibrationen in ein elektrisches Signal umsetzt. Wie 2 zeigt, kann das Piezoelement 15 ein Piezofilm sein, der auf den Schwingstab 10 aufgeklebt ist und mit einem Koaxialkabel an die Bestimmungseinrichtung 9 angebunden ist. Vorteilhafterweise können hierbei auf gegenüberliegenden Seiten des Schwingstabs 10 entsprechende Piezoelemente 15 vorgesehen sein, um ein verlässlicheres Signal bei Schwingungen in beiden Richtungen zu erhalten. Wie 2 zeigt, kann das Piezoelement 15 im Bereich bzw. nahe bei dem eingespannten Endabschnitt des Schwingstabs angebracht sein.For detecting the on the vibrating rod 10 occurring vibration behavior is on the surface of the vibrating rod 10 a strain gauge and / or voltmeter 14 advantageously in the form of a piezoelectric element 15 attached, that on the vibrating rod 10 occurring vibrations or vibrations in an electrical signal converts. As 2 shows, the piezo element can 15 a piezo film, which is on the vibrating rod 10 is glued and with a coaxial cable to the determining device 9 is connected. Advantageously, in this case on opposite sides of the vibrating rod 10 corresponding piezo elements 15 be provided in order to obtain a more reliable signal for vibrations in both directions. As 2 shows, the piezo element can 15 be mounted in the region or close to the clamped end portion of the vibrating rod.

Durch die starre Befestigung der Schwingstäbe 10 am Mähbalken 5 bzw. dem Anbaurahmenteil wird der Schwingstab 10 bei entsprechenden Schwingungen des Mähbalkens bzw. Rahmenteils zu Schwingungen angeregt. Dabei ist der Schwingstab 10 vorteilhafterweise derart ausgelegt, insbesondere hinsichtlich seiner Länge, Dicke und Materialbeschaffenheit derart bemessen, dass die Eigenfrequenz des Schwingstabs 10 vorteilhafterweise im Wesentlichen der Messerbruch- bzw. -beschädigungsfrequenz entspricht, die wiederum im Bereich der Drehzahl der Arbeitsrotoren liegen kann, da eine Unwucht beispielsweise infolge eines fehlenden Messers eine Frequenz ähnlich der Drehzahl des Arbeitsrotors haben kann. Die Abstimmung der Eigenfrequenz des Schwingstabs 10 an die auftretende Messerklingenbruchfrequenz kann in einfacher Weise durch Ablängen des frei auskragend ausgebildeten Schwingstabs 10 erfolgen.By the rigid attachment of the oscillating rods 10 at the cutter bar 5 or the mounting frame part is the vibrating rod 10 at appropriate vibrations of the cutter bar or frame part excited to vibrate. Here is the vibrating rod 10 advantageously designed such, especially in terms of its length, thickness and material properties such that the natural frequency of the vibrating rod 10 advantageously essentially corresponds to the knife breakage or damage frequency, which in turn may be in the range of the speed of the work rotors, since an imbalance may have a frequency similar to the speed of the working rotor, for example due to a missing blade. The tuning of the natural frequency of the vibrating rod 10 At the occurring knife blade breakage frequency can be easily cut to length by the freely cantilevered vibrating rod 10 respectively.

3 zeigt beispielhaft die Umsetzung der am Mähbalken 5 bzw. Anbaurahmenteil der Mähmaschine 1 auftretenden Schwingungen in eine Schwingung des Schwingstabs 10. Das in 3 untere Diagramm zeigt die vielerlei möglichen, in verschiedenen Frequenzbereichen auftretenden Schwingungen bzw. Vibrationen am Mähbalken 5 bzw. am Anbaubock 8 der Mähmaschine 1. Wie das obere Diagramm der 3 zeigt, spricht indes der Schwingstab 10 nur bei einer ganz bestimmten Frequenz an und wird hierbei in Schwingungen versetzt, die von ihrer Amplitude her deutlich größer sind als das Grundrauschen bei anderen Frequenzen und auf ein enges Frequenzfenster begrenzt ist. Diese Schwingstabschwingung kann durch die Piezoelemente 15 in einfacher Weise abgegriffen und in ein Signal umgesetzt werden, das von der Bestimmungseinrichtung 9 dahingehend ausgewertet wird, dass bei Auftreten des Signals das Auftreten eines Messerbruchs, einer Messerbeschädigung oder eines Messerverlusts angenommen wird. 3 shows an example of the implementation of the cutter bar 5 or mounting frame part of the mower 1 occurring vibrations in a vibration of the vibrating rod 10 , This in 3 The lower diagram shows the many possible vibrations occurring in different frequency ranges on the cutter bar 5 or at the headstock 8th the mower 1 , Like the upper diagram of the 3 shows, however, the vibrating rod 10 only at a very specific frequency and is thereby vibrated, which are much larger in amplitude than the background noise at other frequencies and limited to a narrow frequency window. This vibrating rod vibration can by the piezo elements 15 be tapped in a simple manner and converted into a signal that the determination device 9 is evaluated so that the occurrence of the signal, the occurrence of a blade fracture, a knife damage or a knife loss is assumed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0702248 B1 [0004]
DE 10100522 A1 [0005]
DE 10241216 A1 [0006]
DE 102006015152 A1 [0007]
EP 1813142 [0008]
EP 1759574 [0009]
DE 102009000351 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 53513 [0014]

Claims

Agricultural work machine, in particular mower ( 1 ), with a rotatably driven working rotor, which has at least one revolving working tool, and a determination device ( 9 ) for determining the occurrence of damage and / or loss of the working tool, characterized in that the determining device ( 9 ) at least one on a frame and / or mounting frame part ( 5 ; 8th ) of the working machine rigidly attached vibrating bar ( 10 ) made of vibration-damping material and at least one sensor ( 14 ) for detecting vibrations on the vibrating rod ( 10 ) having.

Agricultural work machine according to the preceding claim, wherein the vibrating rod ( 10 ) forms a cantilevered, preferably straight beam, with one end portion rigidly on said frame and / or mounting frame part ( 5 ; 8th ) is fixed and cantilevered with its other end portion.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the length of the vibrating rod ( 10 ) is dimensioned such that a natural frequency of the vibrating rod ( 10 ) substantially corresponds to the frequency of a vibration occurring in case of damage / loss of the working tool.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the sensor ( 14 ) is an extensometer and / or voltmeter and one on the vibrating rod ( 10 ) fixed piezo element ( 15 ).

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein a plurality of oscillating rods ( 10 ) are provided at different locations and the determining device ( 9 ) Locating means for locating damage and / or loss from differences in the different vibrating bars ( 10 ) has provided signals.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein at least one vibrating rod ( 10 ) on a supporting frame carrying the working rotor ( 5 ) and / or at least one vibrating rod ( 10 ) at a trestle ( 8th ) of the working machine is mounted.

Agricultural work machine according to the preceding claim, wherein the work machine is designed as a mower and at least one cutter bar ( 5 ), wherein at least one vibrating rod ( 10 ) on the mowing drum carrying at least one mowing drum ( 5 ) is attached and / or at least one vibrating rod ( 10 ) at the trestle ( 8th ) of the mower is attached, by means of which the mower to a tractor ( 2 ) is attachable.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the vibrating rod ( 10 ) consists of a non-metallic material, preferably a viscoelastic polymer, in particular polyurethane.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the vibrating rod made of a material having a mechanical loss factor greater than 0.05, in particular in a range between 0.1 and 0.3, consists.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the determining device ( 9 ) the occurrence of damage and / or loss of the at least one working tool alone from the signal of the at least one vibrating rod ( 10 ) associated strain and / or voltmeter ( 14 ) or, in the presence of several oscillating rods ( 10 ), solely from the signals of the several oscillating rods ( 10 ) associated strain and / or voltmeter ( 14 ) certainly.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the vibrating rod ( 10 ) and / or the strain and / or voltmeter ( 14 ) are arranged in a preferably closed housing.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the vibrating rod ( 10 ) an attached, formed by the structural and functional components of the working machine, which cause the functions of the working machine, separate additional component.

Agricultural work machine according to one of the preceding claims, wherein the vibrating rod ( 10 ) forms a mechanical filter and / or a mechanically formed band-stop filter.