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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Streuvorrichtung nach Anspruch 1 zur gleichmäßigen Verteilung von Streugut, insbesondere eine landwirtschaftliche Streuvorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung von beispielsweise im wesentlichen körnigen Streugut, speziell einen Düngerstreuer, Miststreuer oder einen Saatgutstreuer, oder einen Streusalz-Streuer zur Verteilung von Streusalz bei der Räumung von Verkehrswegen. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren nach Anspruch 7 zur Erfassung der Menge von Streugut auf einer Streuscheibe einer Streuvorrichtung.
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Bei bekannten Streuvorrichtungen wird eine Streuscheibe in schnelle Drehung versetzt, das beispielswesie im wesentlichen körnige Streugut auf die Streuscheibe gefördert und von der Streuscheibe seitlich fortgeschleudert, so dass das Streugut flächig verteilt wird. Für eine günstige Verteilung des Streugutes ist es unter anderem erforderlich, die Menge des Streugutes zu erfassen und die Streuscheibe bzw. eine Zumesseinheit, die das Streugut auf die Streuscheibe freigibt, entsprechend anzusteuern, um insbesondere eine zeitlich konstante, auf das jeweilige Material des Streugutes abgestimmte Ausbringung zu ermöglichen. Hierbei sollen insbesondere Schwankungen in der auf die Streuscheibe gelangenden Menge des Streugutes sowie in dem spezifischen Gewicht des Streugutes erfasst werden, um die Drehung der Streuscheibe bzw. die Zufuhr von Streugut zu der Streuscheibe entsprechend ansteuern zu können.
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DE 36 21 388 A1 beschreibt eine landwirtschaftliche Streuvorrichtung, nämlich einen Düngerstreuer oder einen Saatgutstreuer, bei der ein Sensor vorgesehen ist, der die ausgebrachte Menge bzw. die ausgebrachte Anzahl der Körner der Streugutes ermittelt, wobei der Körnerzahlsensor die von einer Dosiereinheit abgegebene Anzahl der Körner durch Zählen ermittelt. Weiter ist ein Wegaufnehmer und eine Wegstreckenmesseinrichtung vorgesehen, um eine ggf. schlupfbereinigte Steuergröße für einen Regelkreis zu liefern.
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DE 34 14 177 A1 beschreibt eine landwirtschaftliche Streuvorrichtung, nämlich einen Düngerstreuer oder einen Saatgutstreuer, bei der ein Sensor die von einer Dosiereinheit abgegebene Anzahl bzw. Menge der Körner des Streugutes erfasst, wobei zur Verbesserung der Zählrate vorgesehen ist, die Körner hin zu dem Sensor zu beschleunigen.
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US 3,442,776 A beschreibt eine landwirtschaftliche Streuvorrichtung, bei der ein Sensor vorgesehen ist, der ebenfalls die Anzahl der Körper des Streugutes zählt, die unter Einfluss ihres Gewichtes auf eine Scheibe des Sensors fallen und einen Schalter betätigen.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Streuvorrichtung mit einer einfachen, robusten und platzsparenden Möglichkeit zur Erfassung der Menge des Streugutes anzugeben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Streuvorrichtung durch einen magnetischen Sensor aufweist, der das Torsionsmoment in der Welle erfasst sowie durch ein Verfahren, gekennzeichnet durch den Schritt des Erfassens des Torsionsmomentes einer mit der Streuscheibe verbundenen Welle mittels eines magnetischen Sensors.
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Das Streugut auf der Streuscheibe bewirkt ein Torsionsmoment in der die Streuscheibe antreibenden Welle. Dieses Torsionsmoment bewirkt das Auftreten bzw. eine Änderung eines Magnetfeldes, das von dem magnetischen Sensor erfasst wird, so dass eine schnelle, berührungslose Ermittlung der Menge des Streugutes möglich ist. Der magnetische Sensor ist kleinbauend und robust, insbesondere in einer Aufnahme geschützt angeordnet. Die Erfassung des Torsionsmomentes in der Welle ist insbesondere unabhängig von der Drehzahl der Welle möglich.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Welle aus einem den inversen magnetostriktiven Effekt aufweisenden Material ausgebildet ist, wobei aufgrund des inversen magnetostriktiven Effektes Spannungen in dem Material der Welle das Auftreten einer Magnetisierung bewirken, die von dem magnetischen Sensor erfasst werden können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in einem Abschnitt der Welle ein permanentes, die Drehachse der Welle umlaufende Magnetfeld eingeprägt ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass in diesem Abschnitt zwei zueinander konzentrische Magnetfeld, die gegensinnig die Drehachse umlaufen, eingeprägt sind. Liegt keine Torsionsmoment in dem Korpus der Welle vor, tritt kein Magnetfeld außerhalb der Welle auf, so dass der magnetische Sensor nicht anspricht. Bei einem Torsionsmoment in der Welle tritt außerhalb der Welle ein Magnetfeld auf, das der magnetische Sensor erfassen kann.
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Alternativ zu einem in einem Abschnitt der Welle eingeprägten permanenten Magnetfeld ist vorzugsweise vorgesehen, dass an der Welle ein Torsionskörper aus einem den inversen magnetischen Effekt aufweisenden Material befestigt ist. Das Torsionsmoment in der Welle überträgt sich auf den Torsionskörper, so dass das in dem Torsionskörper auftretende, insbesondere das aus einem bevorzugt ringförmigen Torsionskörper austretende Magnetfeld von dem magnetischen Sensor erfasst werden kann.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an der Welle ein Drehzahlgeber, insbesondere ein magnetisch oder optisch auslesbarer Encoderring, befestigt ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Erfassung der Menge von Streugut auf einer Streuscheibe einer Streuvorrichtung, gekennzeichnet durch den Schritt des Erfassens des Torsionsmomentes einer mit der Streuscheibe verbundenen Welle mittels eines magnetischen Sensors.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt schematisch eine teilweise geschnittene Ansicht eines Ausschnittes eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Streuvorrichtung, die zu einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein kann.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt ausschnittsweise eine Streuvorrichtung, insbesondere eine landwirtschaftliche Streuvorrichtung, nämlich einen Düngerstreuer. Der Düngerstreuer umfasst einen motorischen Antrieb, dessen im wesentlichen horizontale Eingangswelle 1 durch ein Getriebe, das als Umlenkgetriebe 2 ist, speziell als Kegelradgetriebe ausgebildet ist, eine im wesentlichen senkrecht stehende Welle 3 in Drehung versetzt, wobei die Welle 3 als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Welle 3 kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel auch als Vollwelle ausgebildet sein. Mit der Welle 3 drehmomentschlüssig, insbesondere an der Welle 3 drehfest ist eine bildlich nicht dargestellte Streuscheibe befestigt, die von dem motorischen Antrieb zur Drehung um eine Drehachse 4 der Welle 3 angetrieben wird und auf der körniges Streugut beabstandet von der Drehachse 4 der Welle 3 durch eine Zumesseinheit freigegeben wird. Die Welle 3 ist mittels zweier Wälzlager 5, 6 um die Drehachse 4 drehbar gegenüber einem Gehäuse 7 gelagert.
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Ein Abschnitt 8 der Welle 3 weist eine permanente Magnetisierung auf, wobei die permanente Magnetisierung eine erste Teilmagnetisierung, die die Drehachse 4 der Welle 3 im Uhrzeigersinn umläuft, und eine zweite Teilmagnetisierung umfasst, wobei die zweite Teilmagnetisierung gegensinnig zu der ersten Teilmagnetisierung ausgestaltet ist, also die Drehachse 4 der Welle 3 im Gegenuhrzeigersinn umläuft. Somit sind in dem Abschnitt 8 der Welle 3 zwei die Drehachse 4 der Welle 3 konzentrisch umlaufende, permanente Magnetfelder eingeprägt. Die beiden Teilmagnetisierungen sind nach ihren Beträgen so aufeinander abgestimmt, dass, wenn kein Streugut auf der Streuscheibe vorliegt, also kein Torsionsmoment in der Welle 3 nachweisbar ist, außerhalb der Oberfläche des Korpus der Welle 3 kein Magnetfeld, bis auf unvermeidbare Streumagnetfelder, auftritt.
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Gelangt Streugut auf die Streuscheibe, tritt in der Welle 3 ein Torsionsmoment auf. Die Welle 3 besteht aus einem den inversen magnetostriktiven Effekt aufweisenden Material, so dass die durch das Torsionsmoment hervorgerufenen Materialspannungen in dem Korpus der Welle 3 eine Magnetisierung erzeugen, die sich den beiden die Drehachse 4 umlaufenden Teilmagnetisierungen überlagert, so dass außerhalb des Korpus der Welle 3 ein resultierendes Magnetfeld auftritt, dessen axiale, parallel zu der Drehachse 4 gerichtete Komponente von einem magnetischen Sensor 9 erfasst wird. Der magnetische Sensor 9 ist innerhalb des Gehäuses 7, radial von dem magnetisierten Abschnitt 8 beabstandet, angeordnet, wobei das von dem magnetischen Sensor 9 erfasste Magnetfeld ein Maß für die in der Welle 3 vorliegende Torsion, mithin also für die Menge des auf die Streuscheibe abgegebenen Streugutes ist.
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Die Menge von Streugut auf der Streuscheibe der Streuvorrichtung wird damit dadurch erfasst, dass das Torsionsmoment der mit der Streuscheibe verbundenen Welle 3 mittels des magnetischen Sensors 9 erfasst wird.
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Der magnetische Sensor 9 ist mittels eines Kabels 10 und einer Steckverbindung 11 mit einer elektronischen Auswerteeinheit 12 verbunden, die innerhalb des Gehäuses 7 aufgenommen ist. Die Auswerteeinheit 12 fasst das Signal des magnetischen Sensors 9 und ermittelt die Menge aus momentan auf der Streuscheibe befindlichen Streugutes.
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An der Welle 3 ist drehfest ein Drehzahlgeber 13, nämlich ein magnetisch auslesbarer Encoderring, axial beabstandet von dem magnetisierten Abschnitt 8 angeordnet. Der Encoderring 13 ist als Kreisring ausgebildet, an dessen Außenumfang eine umlaufende Abfolge von magnetischen Polen vorgesehen ist. Nahe den magnetischen Polen des Drehzahlgebers 13 ist ein zweiter magnetischer Sensor 14 angeordnet, der das Magnetfeld der vorbeilaufenden magnetischen Pole des Encoderrings 13 erfasst, so dass der zweite magnetische Sensor 14 ein der Drehzahl der Welle 3 um die Drehachse 4 proportionales Signal erfasst. Der zweite magnetische Sensor 14 ist an der Innenseite des Gehäuses 7 axial beabstandet von dem ersten magnetischen Sensor 9 befestigt und mit einem zweiten Kabel 15 und einer zweiten Steckverbindung 16 mit der Auswerteeinheit 12 verbunden, so dass die Auswerteeinheit 12 sowohl eine Information über die auf der Streuscheibe befindliche Menge des Streugutes als auch über die Drehzahl der drehend angetriebenen Welle 3 erfassen und verarbeiten kann.
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Die Auswerteeinheit weist einen Kabelabgang 17 aus, der aus dem Gehäuse 7 hinausführt.
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Die Auswerteeinheit 12 ist Teil einer nicht weiter dargestellten Steuer- und Regeleinheit, die die Zumesseinheit anspricht, die die Menge des auf die Streuscheibe freigegebenen Streugutes einstellt. Die Zumesseinheit umfasst dabei einen Schieber, der einen Querschnitt einer Öffnung einstellt, wobei durch die Öffnung das Streugut aus einem Vorrat auf die Streuscheibe gelangt. Der Schieber wird dabei derartig betätigt, dass bei einer bestimmten, durch den Antrieb der Streuscheibe vorgegebenen Drehzahl eine zeitlich konstante Menge an Streugut auf die Streuscheibe gelangt. Das Streugut kann dabei im wesentlichen körnige Konsistenz aufweisen und beispielsweise aus Düngerkörner, Saatgut oder Streusalz bestehen, oder die Konsistenz von Mist bzw. Dung aufweisen, oder aber eine andere Konsistenz, beispielsweise eine im wesentlichen (zäh) flüssige Konsistenz, wie sie für Gülle typisch ist.
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Für ein Streugut wie Mist oder Dung, das bei einem Miststreuer mittels eines Vorschubs auf die Streuscheibe gefördert wird und das während des Streuvorgangs eine zeitlich veränderliche Konsistenz aufweisen kann und härter bzw. weicher werden kann, so dass die Beladung der Streuscheibe auch von der aktuellen Konsistenz des Mistes oder des Dungs abhängig wird, lässt sich der Vorschub der Zuführung des Streugutes zu dem Streuteller während des Streuvorgangs regeln, um der jeweils aktuellen Konsistenz des Mistes oder des Dungs Rechnung tragen zu können, um eine zeitlich konstante Ausbringrate zu erzielen und das Getriebe, über das die Streuscheibe angetrieben wird, vor Überlast zu schützen.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war für den Drehzahlgeber 13 ein Encoderring vorgesehen, der magnetisch auslesbar war, wozu der zweite magnetische Sensor 14 vorgesehen war. Es versteht sich, dass auch ein Drehzahlgeber vorgesehen sein kann, der optisch ausgelesen werden kann. Dieser optisch auslesbare Drehzahlgeber kann als ringförmiges, an der Welle 3 vorgesehenes zusätzliches Bauteil oder als auf der Welle 3 angebrachte Markierung ausgebildet sein.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war als Drehzahlgeber 13 einen magnetisch auslesbaren Encoderring vorgesehen, die als zusätzliches Bauteil drehfest auf einem Abschnitt der Welle 3 befestigt war. Es versteht sich, dass als Drehzahlgeber auch ein magnetisierter zweiter Abschnitt der Welle 3 vorgesehen sein kann, wobei in dem zweiten magnetisierten Abschnitt der Welle 3 eine umlaufende Abfolge von ungleichnamigen magnetischen Polen eingeprägt ist.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bestand die Welle 3 aus einem den inversen magnetostriktiven Effekt aufweisenden Material, so dass die beiden die Drehachse 4 der Welle 3 gegensinnig umlaufenden Magnetfelder in der Korpus der Welle 3 als permanente Magnetisierungen eingeprägt waren. Es versteht sich, dass an der Oberfläche der Welle ein hohlzylindrischer Torsionskörper befestigt sein kann, wobei der Torsionskörper aus einem den inversen magnetostriktiven Effekt unterliegenden Material ausgebildet ist. Dabei ist das mindestens eine permanente Magnetfeld in dem Material des Torsionskörpers als Magnetisierung eingeprägt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war vorgesehen, das Torsionsmoment in der Welle 3 mittels des inversen magnetostriktiven Effektes zu erfassen. Es versteht sich, dass das Torsionsmoment auch mittels des magnetoelastischen oder des magnetoresistiven Effektes erfasst werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an der Welle 3 eine Strukturierung von zueinander geneigten Nuten, die ein Fischgrätmuster bilden, vorgesehen ist, so dass das in der Welle vorhandene Torsionsmoment einige Nuten weitet und andere Nuten verengt. Der die Strukturierung aufweisende Abschnitt wird von einer magnetischen Spule ausgelesen, ist insbesondere als Kern einer magnetischen Spule geschaltet, deren Induktivität sich in Abhängigkeit von dem Torsionsmoment in der Welle 3 ändert, wobei die Spule als magnetischer Sensor wirkt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war ein optisch oder magnetisch auslesbarer Encoderring als Drehzahlgeber vorgesehen. Es versteht sich, dass auch ein induktiver oder kapazitiver Drehzahlsensor vorgesehen sein kann.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war die Auswerteeinheit 12 mittels Kabeln 10, 15 mit den beiden Sensoren 9, 14 verbunden. Es versteht sich, dass die Auswerteeinheit 12 unmittelbar an mindestens einem der Sensoren 9, 14 angeordnet sein kann, so dass mindestens eines der Kabel 10, 15 fortfallen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Eingangswelle
- 2
- Umlenkgetriebe
- 3
- Welle
- 4
- Drehachse
- 5
- Wälzlager
- 6
- Wälzlager
- 7
- Gehäuse
- 8
- magnetisierter Abschnitt der Welle 3
- 9
- magnetischer Sensor
- 10
- Kabel
- 11
- Stecker
- 12
- Auswerteeinheit
- 13
- Drehzahlgeber
- 14
- zweiter magnetischer Sensor
- 15
- zweites Kabel
- 16
- zweite Steckverbindung
- 17
- Kabelabgang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3621388 A1 [0003]
- DE 3414177 A1 [0004]
- US 3442776 A [0005]
