-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Verfahrensanspruchs.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Landwirtschaftliche Geräte, z.B. Anbaugeräte oder Arbeitsgeräte, die zum Kuppeln an ein Landwirtschaftsfahrzeug vorgesehen sind, werden häufig mechanisch über eine Heck- oder Frontzapfwelle des Landwirtschaftsfahrzeugs angetrieben. Zur Vermeidung von Überbelastungen und zum Schutz der Geräte bzw. des Landwirtschaftsfahrzeugs können Rutschkupplungen eingesetzt werden, welche nur ein bestimmtes, maximales Drehmoment übertragen. Die Rutschkupplung ist dabei dazu ausgebildet, einen Betriebszustand zu erfassen und bei Überschreiten eines Grenzwertes, insbesondere maximalen Drehmoments, die Drehmomentübertragung zu unterbrechen. Somit kann die Rutschkupplung als Einrichtung bezeichnet werden.
-
Bei dieser Art mechanischem Überlastschutz kann jedoch nicht erkannt werden, wann eine Überlast auftreten wird, sondern die Kupplung reagiert erst im Moment der Überlast. Der erfasste Betriebszustand ist dabei immer ein Betriebszustand, in welchem eine Überbelastung auftritt. Sobald die Kupplung öffnet, wird das Anbaugerät zwar vor einer Überbelastung geschützt, gleichzeitig kann aber die bestimmungsgemäße Funktionsweise des Anbaugerätes nicht mehr sichergestellt werden, da eine Drehmomentübertragung unterbrochen wurde, mit der Folge dass das Arbeitsergebnis nicht mehr zufriedenstellend ist. Schlecht eingestellte oder träge Rutschkupplungen, die z.B. erst deutlich unterhalb von einem Schwellwert, ab welchem sie öffnen, wieder schließen, können bei Landwirtschaftsmaschinen z.B. zu Ernteausfällen führen. Rutschkupplungen bringen zudem häufig sehr viel Aufwand mit sich, sei es höhere Kosten, sei es eine aufwändigere Schnittstelle zwischen dem Landwirtschaftsfahrzeug und dem Anbaugerät. Auch kann häufig nicht vermieden werden, dass ein Anbaugerät trotz Rutschkupplung sehr stark beansprucht wird, z.B. wenn es für längere Zeit kurz unterhalb der Grenze beansprucht wird, ab welcher die Rutschkupplung öffnet.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands eines Anbaugeräts und/oder eines Landwirtschaftsfahrzeugs bereitzustellen, mittels welcher eine Überbelastung auf einfache Weise erkannt, insbesondere auch prognostiziert werden kann.
-
Die Aufgabe wird gelöst von einer Überwachungsvorrichtung für ein Landwirtschaftsfahrzeug, insbesondere Traktor, und/oder für ein mit dem Landwirtschaftsfahrzeug über eine Zapfwelle des Landwirtschaftsfahrzeugs koppelbares Anbaugerät, mit einer Einrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Landwirtschaftsfahrzeugs und/oder Anbaugeräts, wobei die Einrichtung eine elektronische Sensoreinrichtung mit einem Sensorelement zum Erfassen von Schwingungen des Landwirtschaftsfahrzeugs und/oder Anbaugeräts aufweist und an einem Anschluss für die Zapfwelle angeordnet ist. Hierdurch kann auf Rutschkupplungen verzichtet werden. Der Betriebszustand kann aktiv erfasst werden, und die von der Sensoreinrichtung erfassten Messwerte können ausgewertet werden, und ein Anbaugerät kann in Abhängigkeit der Belastung eingestellt werden. Nichtsdestotrotz kann es auch vorteilhaft sein, zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung auch eine Rutschkupplung vorzusehen, z.B. um mit größerer Sicherheit auf unvorhersehbare Belastungsspitzen (z.B. bei durch Steine oder sonstige blockierende Gegenstände verursachten Werkzeugblockaden) reagieren zu können. Die Sensoreinrichtung kann auch am Anbaugerät selbst vorgesehen sein.
-
Der Betriebszustand kann dabei über die Schwingungseigenschaften der Zapfwelle gekennzeichnet werden, insbesondere über eine Drehzahl der Zapfwelle und/oder das übertragene Drehmoment, oder auch in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit des Landwirtschaftsfahrzeugs. Das Einstellen des Betriebszustands kann ein Einstellen der Zapfwelle umfassen.
-
Die Sensoreinrichtung ist bevorzugt als lernfähige Sensoreinrichtung ausgebildet, welche Die Sensoreinrichtung ermöglicht dabei bevorzugt auch Funktionen wie z.B. eine Trenddarstellung oder eine Alarmschwellenanpassung.
-
Die Einrichtung weist bevorzugt eine Anzeige auf, an welcher der Betriebszustand dargestellt werden kann. Die Einrichtung kann auch einzelne Warnleuchten aufweisen, um durch grünes, gelbes oder rotes Licht einen unkritischen oder kritischen Betriebszustand zu visualisieren.
-
Es hat sich gezeigt, dass gerade durch Erfassen von Schwingungen mit einem gewissen zeitlichen Vorlauf erkannt werden kann, ob sich in Kürze ein Überlastzustand einstellen wird. Die Schwingungen weisen dabei meist einen bestimmten Verlauf auf, zeigen also eine zu- oder abnehmende Amplitude oder Phasendauer. Bei der Bodenbearbeitung kann durch Schwingungserfassung z.B. erkannt werden, ob ein Boden kontinuierlich härter oder weicher wird, ob also der aktuell bearbeitete Abschnitt eines Feldes eher trocken oder feucht ist, und ein Anbaugerät kann dann dementsprechend eingestellt werden. Einzelne Schwingungsformen können z.B. durch Erfassen einer bestimmten Überhöhung der Frequenzen des Erregers der vielfachen Ordnung und/oder durch Erfassen der Amplitude der ermittelten Frequenz des Erregers unter Berücksichtigung einer bestimmten Maschinendrehzahl ausgewertet werden.
-
Bei einer Anordnung im Bereich des Anschlusses der Zapfwelle kann ein Zustand bzw. eine Belastung der Zapfwelle während des Betriebs der Landmaschine überwacht werden. Dies ermöglicht eine Überwachung von Lastzuständen eines beliebigen Anbaugerätes, ohne dass für jedes Anbaugerät jeweils eine Sensoreinrichtung, insbesondere ein Beschleunigungsaufnehmer, erforderlich ist. Vielmehr ist es ausreichend, nur das Landwirtschaftsfahrzeug mit der Sensoreinrichtung auszustatten. Die Sensoreinrichtung ist zum Erfassen von z.B. Triebstrangschwingungen ausgebildet.
-
Dabei können auch Schwingungen abseits eines Lagers, insbesondere Wälzlagers erfasst werden. Insbesondere über den Frequenzbereich der Schwingungen kann ermittelt werden, an welcher Komponente des Landwirtschaftsfahrzeugs bzw. Anbaugerätes die Schwingungen auftreten, also von welcher Komponente sie verursacht werden, und zu welchen Belastungen die Schwingungen bei den jeweiligen Komponenten führen können. Jede rotierende Komponente liefert dabei eine bestimmte Erregung (mit einer bestimmten Frequenz), und über die einfache Erregerfrequenz bzw. die vielfache Ordnung kann das Schwingungssignal ausgewertet werden. Für eine Zuordnung bestimmter Schwingungen zu einzelnen Erregern können bestimmte Frequenzbänder bzw. Frequenzbereiche definiert und analysiert werden.
-
Als eine Zapfwelle ist dabei bevorzugt ein Nebenabtriebsstrang zu verstehen, welcher bei Betrieb des Landwirtschaftsfahrzeugs hinzugeschaltet werden kann. Die Zapfwelle kann in unterschiedlichen Arten vorliegen, z.B. als Motorzapfwelle, als Getriebezapfwelle, oder als Wegezapfwelle. Die Zapfwelle kann auch als “power take-off“ (PTO) bezeichnet werden. Bevorzugt handelt es sich bei der Überwachungsvorrichtung um eine Getriebezapfwelle, welche vorne oder hinten an einem Landwirtschaftsfahrzeug angeordnet ist. Gemäß einer Variante kann die Zapfwelle auch eine hydraulisch angetriebene Zapfwelle sein, die durch eine Box oder ein Gehäuse eingehaust und gelagert ist.
-
Als Anschluss ist dabei bevorzugt ein Maschinenelement des Landwirtschaftsfahrzeugs oder Anbaugeräts zu verstehen, an oder in welchem die Zapfwelle geführt oder gelagert ist, oder mit welchem die Zapfwelle in mechanischem Kontakt ist. Bevorzugt ist der Anschluss statisch feststehend, d.h., der Anschluss rotiert nicht wie die Zapfwelle um irgendeine Achse. Hierdurch kann eine Schwingung unabhängig von Zentrifugalkräften erfasst werden. Bevorzugt umfasst der Anschluss ein Getriebegehäuse der (Getriebe-)Zapfwelle. Eine bevorzugte Anordnung für den Sensor ist das Zapfwellengehäuse (Getriebegehäuse), in welchem der mechanisch Leistungsdurchgriff erfolgt. Durch Anbringen des Sensors zumindest in der Nähe des Zapfwellenanschlusses am feststehenden Getriebegehäuse kann Einfluss darauf genommen werden, wie gut die Empfangsdaten sind. Die Anordnung direkt am steifen Getriebegehäuse der Zapfwelle liefert aussagekräftige Signale ohne spürbaren Zeitverzug. Je weiter entfernt die Sensorposition vom Leistungsdurchgriff ist, desto schwieriger ist es, die empfangenen Signale auszuwerten.
-
Als eine Anordnung am Anschluss der Zapfwelle ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die Sensoreinrichtung an einer Oberfläche des Anschlusses montiert ist oder auf irgendeine Art und Weise in den Anschluss integriert ist. Bevorzugt umfasst der Anschluss ein (Getriebe-)Gehäuse der Zapfwelle, wobei die Sensoreinrichtung auf einer Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist, insbesondere mit der Oberfläche verschraubt ist.
-
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung so nahe wie möglich neben der Zapfwelle angeordnet. Als eine Anordnung neben der Zapfwelle ist dabei auch eine Anordnung an einem Maschinenelement zu verstehen, welches mit dem Anschluss verbunden ist, insbesondere an dem Anschluss befestigt ist.
-
Eine Anordnung neben der Zapfwelle liefert den Vorteil, dass an derjenigen Stelle eine Belastung ermittelt werden kann, an welcher üblicherweise eine mechanische Rutschkupplung vorgesehen ist. Wahlweise kann die Sensoreinrichtung an einem Anschluss des Anbaugerätes angeordnet sein. Durch eine Anordnung nahe zum bzw. am Anbaugerät kann einfacher auf einen Belastungszustand des Anbaugerätes geschlossen werden, als wenn die Sensoreinrichtung irgendwo an dem Landwirtschaftsfahrzeug in einem größeren Abstand zur Zapfwelle angeordnet ist, und ein Einfluss von Schwingungen des Landwirtschaftsfahrzeugs, welche eine Auswertung der erfassten Schwingungen des Anbaugerätes möglicherweise erschweren, kann gering gehalten werden.
-
Durch eine Anordnung am Anschluss kann an einer ohnehin vorliegenden Schnittstelle eine Schwingung erfasst werden, welche einen Rückschluss auf den Betriebszustand des Anbaugerätes ermöglicht und eine vorausschauende Steuerung des Anbaugerätes zulässt. Im Gegensatz zu Rutschkupplungen, welche bei Überlast öffnen, kann beim Auswerten von Schwingungen erkannt werden, ob das Anbaugerät einer zu- oder abnehmenden Belastungsstärke unterliegt. Durch Steuern von Parametern wie z.B. der Fahrgeschwindigkeit des Landwirtschaftsfahrzeugs kann dann vermieden werden, dass eine Überbelastung auftritt. Dies ermöglicht zum einen den Verzicht auf den permanenten Einsatz einer Rutschkupplung, zum anderen kann auch ein streckenweiser bzw. zeitweiser Ausfall des Anbaugerätes vermieden werden. Hierdurch kann z.B. bei einer Bodenbearbeitung sorgfältiger und ohne Unterbrechungen gearbeitet werden. Ein Ernteertrag kann gesteigert werden. Es bleibt jedoch in vielen Fällen vorteilhaft, weiterhin auch eine Rutschkupplung vorzusehen. Hindernisse wie Gegenstände, die in die Maschine geraten und diese sofort zum Stillstand zwingen, können mittels der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zwar ermittelt werden, aber allein im Hinblick auf eine hohe Systemsicherheit kann es je nach Art des Anbaugerätes ratsam sein, das Anbaugerät im Notfall mittels einer Rutschkupplung zu entkoppeln.
-
Bevorzugt ist das Landwirtschaftsfahrzeug ein Traktor, welcher eine beliebige Art Zapfwelle aufweist, wobei die Sensoreinrichtung neben einer Kupplung der Zapfwelle angeordnet ist, insbesondere an einem einstückig mit einem Lager der Zapfwelle verbundenen Anschluss bzw. Maschinenelement, oder in einem Abstand von nicht mehr als 1 bis 50 cm davon, bevorzugt 2 bis 20 cm, weiter bevorzugt 5 bis 20 cm. Hierdurch kann eine aussagekräftige Schwingungserfassung unabhängig davon erfolgen, ob die Zapfwelle verkuppelt ist. Dies ermöglicht z.B., die Sensoreinrichtung zu kalibrieren, indem die Eigenschwingungen des Landwirtschaftsfahrzeugs bestimmt werden. Hierbei kann auch eine Signalerfassung ohne spürbaren Zeitverzug sichergestellt werden.
-
Gemäß einer Variante ist das Landwirtschaftsfahrzeug ein Traktor, welcher eine Getriebezapfwelle aufweist, wobei die Sensoreinrichtung an einem Gehäuse des Zapfwellengetriebes angeordnet ist, und wobei das Gehäuse mit dem Anschluss verbunden ist. Hierdurch kann einfache, schnell durchführbare Montage und Austauschbarkeit sichergestellt werden. Auch kann die Sensoreinrichtung unabhängig von der Innengeometrie des Getriebes mit dem Gehäuse gekoppelt werden.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung an einem die Zapfwelle lagernden Gehäuse angeordnet. Hierdurch können Schwingungen, die von der Zapfwelle auf das Landwirtschaftsfahrzeug übertragen werden, direkt am Gehäuse erfasst werden. Dabei liefert das Gehäuse auch eine Oberfläche, die geeignet ist, ein Sensorelement daran anzuordnen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung mit dem Gehäuse verschraubt. Wahlweise kann auch eine Verklebung erfolgen. Eine Verschraubung liefert den Vorteil, dass das Sensorelement mit einer vordefinierbaren Kraft an die Oberfläche angepresst werden kann, und dass keine Alterung irgendeiner adhäsiven Schnittstelle auftritt, und dass keine die Schwingungen möglicherweise dämpfende adhäsive Schicht erforderlich ist.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorelement ein Beschleunigungsaufnehmer. Es hat sich gezeigt, dass durch Erfassen von Beschleunigungswerten und Ermitteln von Schwingungen basierend auf den Beschleunigungswerten eine meist ausreichend genaue Vorhersage von Betriebs- bzw. Überlastzuständen möglich ist. Das Erfassen und Auswerten von Beschleunigungsmesswerten liefert auch den Vorteil, dass Schocks und Impulse auf das Anbaugerät erfasst werden können, welche zusätzlich zu kontinuierlichen, gleichbleibenden Schwingungen auch eine einmalige Verlagerung des Anbaugerätes hervorrufen. Dies lässt z.B. Rückschlüsse auf die Spurtreue des Anbaugerätes zu.
-
Auch hat sich gezeigt, dass die von Anbaugeräten auf die Zapfwelle ausgeübten Beschleunigungen häufig deutlich von den vom Landwirtschaftsfahrzeug ausgeübten Beschleunigungen abweichen. Landwirtschaftsfahrzeuge sind meist gut gefedert und gedämpft und weisen eine besonders große Masse auf, wohingegen Anbaugeräte meist vergleichsweise leicht sind und weniger gut gedämpft sind.
-
Bevorzugt ist der Beschleunigungsaufnehmer dazu ausgebildet, Beschleunigungen in allen drei Raumrichtungen zu erfassen. Hierdurch kann die Genauigkeit der Analyse des Betriebszustands im Vergleich zu ein- oder zweidimensionalen Messungen erhöht werden.
-
Bevorzugt ist der Beschleunigungsaufnehmer als ein Piezosensor ausgeführt, welcher in einem Frequenzbereich von 0,5 Hz bis 12 kHz messen kann und Beschleunigungen in einem Bereich von ± 50 g erfassen kann.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung neben einer Kupplung der Zapfwelle oder einem Endflansch der Zapfwelle angeordnet. Diese Anordnung impliziert, dass die Kupplung und der Anschluss nahe zu einander angeordnet sind, insbesondere dass ein freies Ende der Zapfwelle im Bereich des Anschlusses gelagert ist. Hierdurch kann eine Schwingung auf besonders direkte Weise abgegriffen werden. Mit anderen Worten ist der Beschleunigungsaufnehmer nicht nur am Anschluss angeordnet, sondern auch im Bereich der Schnittstelle der Zapfwelle zum Anbaugerät. Bevorzugt ist die Zapfwelle dabei direkt an der Schnittstelle gelagert. Hierdurch kann leichter zwischen vom Landwirtschaftsfahrzeug ausgeübten Beschleunigungen und vom Anbaugerät ausgeübten Beschleunigungen unterschieden werden.
-
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung an einem feststehenden, nicht drehenden Maschinenelement angeordnet. Wahlweise kann die Sensoreinrichtung auch an einem drehenden Maschinenelement angeordnet sein, insbesondere dem Endflansch oder der Kupplung.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung neben einem Lager, insbesondere neben einem Innen- oder Außenring des Lagers, bevorzugt Wälzlagers, der Zapfwelle angeordnet. Das Lager ist bevorzugt ein Lager, welches im Bereich des freien Endes, d.h. im Bereich der Kupplung der Zapfwelle angeordnet ist. Hierdurch kann eine Schwingung erfasst werden, ohne dass ein Einfluss von mehreren schwingungsdämpfenden Komponenten auf aufwändige Weise berücksichtigt werden muss. Das Lager kann in einem Gehäuse der Zapfwelle abgestützt sein. Das Wälzlager kann hier als Schwingungsüberträger genutzt werden. Über unterschiedliche Frequenzen der vielfachen Ordnung können diese den Erregern der einzelnen Anbaugeräte zugeordnet werden. Dabei können auch Informationen über den (Abnutzungs-)Zustand des Lagers ermittelt werden. Dies ermöglicht auch eine vorbeugende Maschineninstandhaltung.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Überwachungsvorrichtung eine Steuerungseinheit zum Einstellen eines Betriebszustands des Landwirtschaftsfahrzeugs und/oder Anbaugeräts auf. Auf Grundlage der Messwerte, insbesondere Beschleunigungsmesswerte, der Sensoreinrichtung kann die Steuerungseinheit einen aktiven, vorbeugenden Schutz des Anbaugerätes oder Landwirtschaftsfahrzeugs sicherstellen, ohne dass notwendigerweise eine Rutschkupplung erforderlich ist. Hierzu weist die Überwachungsvorrichtung, insbesondere die Einrichtung bevorzugt eine Auswerteeinheit zum Auswerten der erfassten Schwingungen auf, die mit der Sensoreinrichtung in Verbindung steht. Ferner weist die Überwachungsvorrichtung, insbesondere die Einrichtung bevorzugt auch mindestens einen Aktor zum Einstellen eines Betriebszustandes des Anbaugeräts oder Landwirtschaftsfahrzeugs, insbesondere der Zapfwelle, auf oder ist mit einem solchen Aktor gekoppelt. Die Steuerungseinheit steht mit der Auswerteeinheit in Verbindung und ist dazu ausgebildet, den mindestens einen Aktor derart anzusteuern, dass die Schwingungen verringert werden.
-
Dabei kann die Steuerungseinheit dazu ausgebildet sein, zu überprüfen, ob die Schwingungen innerhalb von vordefinierbaren Grenzwerten liegen. Im Fall einer Grenzwertüberschreitung kann die Steuerungseinheit ein Warnsignal ausgeben und/oder einen Antrieb des Landwirtschaftsfahrzeugs derart ansteuert, dass die Schwingungen, insbesondere die Amplituden der Schwingungen, vermindert werden. Die Überwachungsvorrichtung, insbesondere die Einrichtung kann auch ein Display aufweisen und dazu ausgebildet sein, einen grünen Bereich (bei optimaler oder unkritischer Einstellung des Betriebszustandes), einen gelben Bereich (bei verbesserungswürdigem, also zu korrigierendem Betriebszustandes) und einen roten Bereich (bei kritischem Betriebszustand, z.B. im Bereich von Eigenfrequenzen) anzuzeigen.
-
Bevorzugt sind in der Steuerungseinheit eine Vielzahl von Grenzwerten hinterlegt, welche jeweils einer bestimmten Art Anbaugerät zugeordnet sind. Hierbei ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, einen bestimmten Schwingungsmesswert nur dann als zu hoch zu kennzeichnen, wenn die auftretende Schwingung auch in Bezug auf das jeweilige Anbaugerät zu hoch ist. Weiter bevorzugt weist die Steuerungseinheit einen Speicher auf, in welchem Grenzwerte für eine Vielzahl unterschiedlicher Anbaugeräte hinterlegt sind, und in welchem auch Grenzwerte für das Landwirtschaftsfahrzeug hinterlegt sind. Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, zwei Prüfungsschritte durchzuführen, bevor ein Warnsignal ausgegeben wird oder ein Steuereingriff mittels des mindestens einen Aktors erfolgt, nämlich zunächst die Prüfung ob ein Grenzwert des betreffenden Anbaugerätes überschritten wird, und dann die Prüfung ob ein Grenzwert des Landwirtschaftsfahrzeugs überschritten wird.
-
Die Steuerungseinheit weist bevorzugt eine im Speicher hinterlegte Schwingungskartei auf, in welcher Schwingungswerte eines jeweiligen Anbaugerätes bzw. des Landwirtschaftsfahrzeugs hinterlegt sind, insbesondere in Abhängigkeit eines Lastbzw. Drehzahlzustands. Hierdurch kann die Steuerungseinheit mit guter Genauigkeit erkennen, ob es sich um einen schädigenden Betriebszustand handelt, oder ob die erfassten Schwingungen typisch sind für eine aktuell vorliegende Drehzahl.
-
Bevorzugt ist die Steuerungseinheit dazu ausgebildet, die erfassten Schwingungen mit vorgegebenen Resonanzschwingungswerten zu vergleichen und in Abhängigkeit des Abstands der erfassten Schwingungen von den Resonanzschwingungswerten den mindestens einen Aktor anzusteuern.
-
Die Resonanzschwingungswerte können z.B. durch Eigenfrequenzen des Anbaugerätes und/oder des Landwirtschaftsfahrzeugs vorgegeben sein.
-
Dank der Verknüpfung der Sensoreinheit, insbesondere eines Beschleunigungsaufnehmers mit der Steuerungseinheit kann bei jeder Art von Zapfwelle, insbesondere Motor-, Getriebe- und Wegezapfwellen ein vorausschauendes Einstellen des Betriebszustands erfolgen, insbesondere da z.B. ausreichend Zeit verbleibt, die Fahrgeschwindigkeit zu drosseln, bevor eine Überbelastung auftritt, oder da bei andauernden starken Schwingungen, z.B. auf besonders harten Bodenabschnitten, die Motordrehzahl oder Fahrgeschwindigkeit gesenkt und bei weicher werdenden Bodenabschnitten wieder erhöht werden kann. Dies verbessert nicht nur das Arbeitsergebnis, sondern schont auch das Gerät. Die Auslastung von Gerät und Fahrzeug kann verbessert werden, und es können schädliche Betriebszustände vermieden werden.
-
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch durch ein Anbaugerät oder Landwirtschaftsfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung gelöst. Ist die Überwachungsvorrichtung an dem Anbaugerät angeordnet, so ist es bevorzugt über eine drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindung mit dem Landwirtschaftsfahrzeug, insbesondere einem Aktor des Landwirtschaftsfahrzeugs in Kontakt bzw. Kommunikation. Für den Fall dass das Anbaugerät selbst auch Aktoren aufweist, ist die Überwachungsvorrichtung bevorzugt (auch) mit mindestens einem dieser Aktoren in Kommunikation.
-
Es hat sich gezeigt, dass eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung mit einer Einrichtung, die eine elektronische Sensoreinrichtung mit einem Sensorelement aufweist, an einem Anbaugerät und/oder Landwirtschaftsfahrzeug zum Erfassen von Schwingungen des Anbaugeräts und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs den Vorteil liefert, dass Betriebs- bzw. Überlastzustände auf einfache Weise und ausreichend genau vorhersagt werden können, insbesondere indem ein Verlauf der Schwingungen ausgewertet wird.
-
Es hat sich gezeigt, dass eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung mit einer Einrichtung, die eine elektronische Sensoreinrichtung mit einem als Beschleunigungsaufnehmer ausgebildeten Sensorelement aufweist, an einem Anbaugerät und/oder Landwirtschaftsfahrzeug zum Erfassen von Schwingungen des Anbaugeräts und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs, insbesondere an einem Anschluss des Anbaugeräts und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs den Vorteil liefert, dass Betriebs- bzw. Überlastzustände auf einfache Weise und ausreichend genau vorhersagt werden können, insbesondere indem von der Art der Beschleunigungen auf einen bestimmten Zustand eines Bodens geschlossen wird und der Betriebszustand des Anbaugeräts und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs an jeweilige Bedingungen angepasst wird.
-
Es hat sich gezeigt, dass eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung mit einer Einrichtung, die eine elektronische Sensoreinrichtung und eine Steuereinheit aufweist, an einem Anbaugerät und/oder Landwirtschaftsfahrzeug zum Erfassen von Schwingungen des Anbaugeräts und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs und zum Einstellen eines Betriebszustands des Anbaugeräts und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs den Vorteil liefert, dass Überbelastungen weitgehend vermieden werden können. Das Landwirtschaftsfahrzeug und/oder Anbaugerät kann vorausschauend eingestellt werden, um einen Überlastzustand zu vermeiden. Eine Überbelastung tritt dann gar nicht mehr oder zumindest seltener auf, und das Bearbeiten von z.B. Äckern kann auf effizientere Weise erfolgen
-
Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Erfassen eines Betriebszustands eines Landwirtschaftsfahrzeugs und/oder eines mit dem Landwirtschaftsfahrzeug über eine Zapfwelle des Landwirtschaftsfahrzeugs koppelbaren Anbaugerätes, mit dem Schritt:
- – Erfassen eines Betriebszustands des Landwirtschaftsfahrzeugs und/oder Anbaugerätes, insbesondere an der Zapfwelle;
bei welchem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Betriebszustand auf elektronische Weise durch Erfassen von Schwingungen, insbesondere Beschleunigungswerte, erfasst wird. Hierdurch kann mit einfachen Mitteln ein materialschonender Gebrauch bzw. ein bestimmungsgemäßer Einsatz von Geräten sichergestellt werden. Bevorzugt werden die Schwingungen an einem Anschluss der Zapfwelle erfasst.
-
Das Verfahren kann zum Einstellen eines Betriebszustands des Anbaugerätes und/oder Landwirtschaftsfahrzeugs weitergebildet sein, und dazu insbesondere die folgenden Schritte aufweisen:
- – Erfassen von Beschleunigungswerten an einem Anschluss einer Zapfwelle des Anbaugeräts oder Landwirtschaftsfahrzeugs;
- – Ermitteln von Schwingungswerten auf Grundlage der Beschleunigungswerte;
- – Vergleichen der ermittelten Schwingungswerte mit vorgegebenen Resonanzschwingungswerten des Anbaugeräts oder Landwirtschaftsfahrzeugs und Ermitteln eines Abstands bzw. einer Abweichung der erfassten Schwingungen von den Resonanzschwingungswerten; und
- – Ansteuern mindestens eines Aktors des Anbaugeräts oder Landwirtschaftsfahrzeugs in Abhängigkeit des ermittelten Abstands.
-
Bevorzugt wird ein Verlauf der Beschleunigungsmesswerte ausgewertet. Falls die Beschleunigungsmesswerte ansteigen, wird bevorzugt ermittelt, wie stark die Steigung des Anstiegs ist, und daraus wird der Zeitpunkt ermittelt, zu welchem die Beschleunigungsmesswerte voraussichtlich einen Maximalwert überschreiten, so dass der Betriebszustand vorausschauend eingestellt werden kann.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Überwachungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches an einem Landwirtschaftsfahrzeug angeordnet ist;
-
2 in schematischer Darstellung eine Überwachungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches mit einem Aktor eines Landwirtschaftsfahrzeugs sowie einem Aktor eines Anbaugerätes in Verbindung steht;
-
3 in schematischer Seitenansicht einen Anschluss einer Zapfwelle eines Landwirtschaftsfahrzeugs, an welchem eine Überwachungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist; und
-
4 in schematischer Darstellung ein Landwirtschaftsfahrzeug in einer Heckansicht, mit einem Anschluss einer Zapfwelle, an welchem eine Überwachungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
-
In der 1 ist eine Überwachungsvorrichtung 100 gezeigt, welches an einem Landwirtschaftsfahrzeug 1 angeordnet ist und eine elektronische Sensoreinrichtung 21 in Form eines Beschleunigungsaufnehmers aufweist, welcher mit einer Einrichtung 20 der Überwachungsvorrichtung 100 gekoppelt ist, die in Verbindung mit einem Aktor 23 steht. Die Sensoreinrichtung 21 ist an einem Anschluss 2 des Landwirtschaftsfahrzeugs 1 angeordnet, wobei am Anschluss 2 eine Zapfwelle 3 des Landwirtschaftsfahrzeugs gelagert ist. Ein Anbaugerät 10 ist in einem Anschluss 12 des Anbaugeräts 10 mittels der Zapfwelle 3 bzw. einem mit der Zapfwelle 3 verbundenen Triebstrang 3a mit dem Anbaugerät 10 gekuppelt.
-
Die Sensoreinrichtung 21 erfasst Schwingungen am Anschluss 2, und die Überwachungsvorrichtung 100 kann mittels des Aktors und/oder eines Aktors des Landwirtschaftsfahrzeugs einen Betriebszustand des Anbaugerätes 10 einstellen. Die Schwingungen werden von der Zapfwelle 3 auf den Anschluss 2 übertragen. Der Anschluss 2 ist in unmittelbarer Nähe zu einem freien Ende bzw. einem Endflansch der Zapfwelle 3 angeordnet. Die Zapfwelle 3 kann mit ihrem freien Ende in einem Lager (nicht dargestellt) im Anschluss gelagert sein.
-
In der 2 ist eine Überwachungsvorrichtung 100 gezeigt, welches eine Einrichtung 20 mit einer elektronischen Sensoreinrichtung 21 in Form eines Beschleunigungsaufnehmers aufweist, die mit einer Steuerungseinheit 24 gekoppelt ist. Die Überwachungsvorrichtung 100 weist ferner eine Auswerteeinheit 22 und einen Aktor 23 auf, welche mit der Steuerungseinheit 24 gekoppelt sind. Die Einrichtung 20 ist mit einem Aktor 1.1 eines Landwirtschaftsfahrzeugs sowie mit einem Aktor 10.1 eines Anbaugerätes gekoppelt.
-
Mittels der Steuerungseinheit 24 können die Aktoren 1.1, 10.1 angesteuert werden, um einen Betriebszustand einzustellen. Der Betriebszustand kann über die Auswerteeinheit 22 ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit 22 kann an die Steuerungseinheit 24 ein Signal liefern, dass ein kritischer Betriebszustand vorliegt, bei welchem eine zu erwartende Überbelastung auftreten wird oder bereits aufgetreten ist. In Reaktion hierauf kann die Steuerungseinheit 24 z.B. die Umdrehungszahl einer Zapfwelle bzw. eines Antriebsstrangs reduzieren.
-
In der 3 ist eine Überwachungsvorrichtung 100 gezeigt, welches an einem Landwirtschaftsfahrzeug 1 angeordnet ist und eine elektronische Sensoreinrichtung 21 in Form eines Beschleunigungsaufnehmers aufweist, welcher mit einer Einrichtung 20 der Überwachungsvorrichtung 100 gekoppelt ist. Die Sensoreinrichtung 21 ist an einem Lager 6 für eine Zapfwelle 3 des Landwirtschaftsfahrzeugs 1 angeordnet, wobei ein Anschluss 2 des Landwirtschaftsfahrzeugs mechanisch mit dem Lager 6 gekoppelt ist. Mit anderen Worten stützt sich das Lager 6 im Anschluss 2 ab. Die Zapfwelle 3 endet in einem freien Ende, an welchem eine Kupplung 4 angeordnet ist, welche einen Endflansch 5 aufweist. Die Sensoreinrichtung 21 ist auf der Seite einer durch eine Achse des Landwirtschaftsfahrzeugs 1 verlaufenden Ebene angeordnet, welche von der Fahrzeugmitte weg weist (wie durch den Pfeil und die Strichpunktlinie angedeutet). Mit anderen Worten ist die Sensoreinrichtung 21 möglichst weit entfernt von einer Fahrzeugmitte angeordnet und möglichst nahe an einem hinteren oder vorderen Ende des Fahrzeugs 1.
-
Bei der gezeigten Anordnung der Sensoreinrichtung 21 können Beschleunigungen erfasst werden, welche über das Lager 6 übertragen werden. Die Sensoreinrichtung 21 ist an dem Anschluss 2 und an dem Lager 6 angeordnet, insbesondere in einem Abstand zur Zapfwelle 3, welcher zumindest annähernd dem Abstand eines Außenrings des Lagers 6 entspricht. Durch diese nahe Anordnung an der Zapfwellle 3 können Beschleunigungen besonders direkt erfasst werden, also weitgehend ohne Einfluss von irgendwelchen dämpfenden dazwischenliegenden Bauteile. Wahlweise kann die Sensoreinrichtung 21 noch näher zur Kupplung 4, insbesondere zum Endflansch 5 angeordnet werden, insbesondere um Schwingungen eines Anbaugerätes noch direkter erfassen zu können.
-
In der 4 ist ein Landwirtschaftsfahrzeug 1 gezeigt, welches einen Anschluss 2 für eine Zapfwelle 3 aufweist, der ein Getriebegehäuse 2a umfasst. Eine Einrichtung 20 weist eine elektronische Sensoreinrichtung 21 auf und ist auf dem Getriebegehäuse 2a direkt neben einem Lager 6 der Zapfwelle 3 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine Erfassung von Schwingungen, die über das Lager 6 auf das Gehäuse 2a übertragen werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Landwirtschaftsfahrzeug
- 1.1
- Aktor des Landwirtschaftsfahrzeugs
- 2
- Anschluss
- 2a
- Getriebegehäuse
- 3
- Zapfwelle, nämlich Front- oder Heckzapfwelle
- 3a
- Triebstrang
- 4
- Kupplung
- 5
- Endflansch
- 6
- Lager
- 10
- Anbaugerät
- 10.1
- Aktor des Anbaugeräts
- 12
- Anschluss
- 20
- Einrichtung
- 21
- elektronische Sensoreinrichtung
- 22
- Auswerteeinheit
- 23
- Aktor
- 24
- Steuerungseinheit
- 100
- Überwachungsvorrichtung
