DE102016218859A1

DE102016218859A1 - Landwirtschaftliche Maschine mit einem werkzeuglos abnehmbaren Vorratsbehälter für granulares Material

Info

Publication number: DE102016218859A1
Application number: DE102016218859.3A
Authority: DE
Inventors: Valentin Gresch; Martin Kremmer
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Eine Reiheneinheit (10) einer landwirtschaftlichen Maschine zur Ausbringung von granularem Material ist mit einer tragenden Struktur (14) versehen, an der eine Ausbringeinrichtung für das granulare Material und ein sich zwischen der tragenden Struktur (14) und einer Halterungsanordnung (58) zur beweglichen Anbringung eines der Reiheneinheit (10) zugeordneten Vorratsbehälters (26) für granulares Material erstreckendes Gestell (56) befestigt sind. Dem Gestell (56) ist ein Sensor (60) zur Erfassung des Gewichts des Vorratsbehälters (26) zugeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reiheneinheit einer landwirtschaftlichen Maschine zur Ausbringung von granularem Material, mit einer tragenden Struktur, an der eine Ausbringeinrichtung für das granulare Material und ein sich zwischen der tragenden Struktur und einer Halterungsanordnung zur beweglichen Anbringung eines der Reiheneinheit zugeordneten Vorratsbehälters für granulares Material erstreckendes Gestell befestigt sind, wobei das Material aus dem Vorratsbehälter der Ausbringeinrichtung zuführbar ist, sowie eine damit ausgestattete Maschine.
Stand der Technik
Sämaschinen werden in der Landwirtschaft verwendet, um Saatgut in die Erde einzubringen. Das Saatgut wird bei Einzelkornsämaschinen durch eine Zumesseinrichtung körnerweise aus einem Vorratsbehälter entnommen und in den Boden eingebracht. Üblicherweise sind mehrere Säeinheiten seitlich nebeneinander angeordnet, um mehrere Reihen gleichzeitig säen zu können. Entweder ist jeder Säeinheit ein eigener, kleinerer Vorratsbehälter zugeordnet, oder alle Säeinheiten sind mit einem größeren, gemeinsam genutzten Vorratsbehälter verbunden, der das Saatgut nach und nach kleineren, der einzelnen Säeinheit zugeordneten Vorratsbehältern zuführt.
Insbesondere dann, wenn jeder Säeinheit ein eigener, kleinerer Vorratsbehälter zugeordnet ist, ist es relativ wichtig, darauf zu achten, dass sich noch Saatgut darin befindet, denn anderenfalls entstehen ungewünschte Lücken im gesäten Pflanzenbestand. Der Bediener der Sämaschine muss demnach darauf achten, dass er genug Saatgut eingefüllt hat und den Füllstand von Zeit zu Zeit kontrollieren. Dazu muss er seinen Arbeitsplatz am Zugfahrzeug verlassen und alle Vorratsbehälter der Sämaschine inspizieren, was relativ zeitaufwändig ist.
Es wurde in der US 6 070 539 A vorgeschlagen, die einzelnen Vorratsbehälter einer Sämaschine mit nicht näher beschriebenen Füllstandsensoren auszustatten, die eine Warnung an eine Berechnungseinrichtung abgeben, wenn das im Vorratsbehälter enthaltene Saatgut unter ein vorbestimmtes Niveau fällt. In diesem Fall kann der Bediener auf einen Hinweis der Berechnungseinrichtung hin den Vorratsbehälter auffüllen oder es wird automatisch oder nach Bedienerbestätigung auf einen zweiten, anderes Saatgut enthaltenden Vorratsbehälter umgeschaltet. Zudem ist ein Sensor zur Erfassung einer Saatgutrate vorgesehen, der die abgegebenen Saatgutkörner zählt und im Fall, dass der Vorratsbehälter leer ist, über die Berechnungseinrichtung eine Warnung an den Bediener abgibt.
Als Füllstandsensoren für Sämaschinen wurden im Stand der Technik zwischen dem Behälter und einem Gestell oder Rahmen der Maschine angeordnete Gewichtssensoren zur Erfassung des Gesamtgewichts des Behälters ( DE 28 19 365 A1 , EP 1 155 606 A2 ), nicht näher beschriebene Sensoren für den Füllstand ( DE 10 2011 050 885 A1 ) oder mit dem Saatgut im Behälter mechanisch, elektrisch oder akustisch zusammenwirkende Sensoren ( DE 88 05 329 U1 ) vorgeschlagen.
Die US 9 198 343 B2 beschreibt eine Sämaschine, die sich aus mehreren Sektionen zusammensetzt, nämlich einem mittleren Abschnitt mit einem größeren Saatguttank, dessen Inhalt nach und nach den einzelnen Säeinheiten zugeführt wird, und seitlichen Flügelabschnitten. Durch hydraulische Zylinder bereitgestellte, die Flügelabschnitte nach unten drückende Abstützkräfte werden selbsttätig verstellt, basierend auf dem Gewicht des Saatguttanks, dessen Inhalt anhand einer einmaligen Erfassung seines Füllstands und der ausgebrachten Saatgutmengen ermittelt wird, die durch Sensoren der Säeinheiten gezählt werden. Die Erfassung des Füllstands erfolgt durch einen Bediener mittels einer Eingabe in eine Steuerung.
Eine Sämaschine mit einem einer einzelnen Reiheneinheit zugeordneten, abnehmbaren Vorratsbehälter wird beispielsweise in der DE 10 2014 224 058 A1 beschrieben.
Aufgabe
Es wäre nach alledem wünschenswert, den Füllstand eines einer einzelnen Reiheneinheit zugeordneten, abnehmbaren oder in anderer Weise beweglichen, z.B. zum Entleeren oder Reinigen oder zu Wartungszwecken schwenkbaren Vorratsbehälters einer landwirtschaftlichen Maschine zum Ausbringen von granularem Material, wie Saatgut, Dünger oder Chemikalien, zu erfassen. Die Vorgehensweise nach DE 88 05 329 U1 eignet sich hierzu nicht gut, denn die Sensorik wäre gemäß dieser Druckschrift innerhalb des beweglichen Behälters anzubringen und aufwändig mit der Steuerung der (Sä-)Maschine zu verkabeln oder drahtlos (über Funk o.ä.) damit zu verbinden. Eine Anbringung des Sensors gemäß DE 28 19 365 A1 oder EP 1 155 606 A2 , d.h. zwischen dem Behälter und seiner Aufnahme an der (Sä-)Maschine, wäre bei einem beweglichen Behälter ebenfalls problematisch, denn dann wäre der Sensor bei abgenommenem Behälter frei zugänglich und könnte leicht beschädigt werden. Die verbleibenden, in der Beschreibung des Standes der Technik erwähnten Dokumente beschreiben keine hinreichenden Einzelheiten des Sensors ( US 6 070 539 A , DE 10 2011 050 885 A1 ) oder erfordern Bedienereingaben zur anfänglichen Füllstanderfassung ( US 9 198 343 B2 ), die zeitaufwändig und fehleranfällig ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden oder zumindest zu vermindern.
Lösung
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 9 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
Eine Reiheneinheit einer landwirtschaftlichen Maschine zur Ausbringung von granularem Material ist mit einer tragenden Struktur ausgestattet, an der eine Ausbringeinrichtung für das granulare Material und ein sich zwischen der tragenden Struktur und einer Halterungsanordnung zur beweglichen, insbesondere schwenkbaren oder lösbaren Anbringung eines der Reiheneinheit zugeordneten Vorratsbehälters für granulares Material erstreckendes Gestell befestigt sind. Das Material aus dem Vorratsbehälter ist der Ausbringeinrichtung zuführbar. Dem Gestell ist ein Sensor zur Erfassung des Gewichts des Vorratsbehälters zugeordnet.
Mit anderen Worten umfasst eine Reiheneinheit einer landwirtschaftlichen Maschine zur Ausbringung von granularem Material (Saatgut, Dünger oder Chemikalien) eine tragende Struktur, wie einen Rahmen oder dergleichen. An der tragenden Struktur ist eine Ausbringeinrichtung angebracht, die sich dazu eignet, im Betrieb das granulare Material in den Boden einzubringen. Im Falle einer Sämaschine sind an der tragenden Struktur zudem ein Furchenöffner, Mittel zum Zuleiten des von einer (ein Teil der Ausbringeinrichtung bildenden) Zumesseinrichtung abgemessenen Materials in die vom Furchenöffner erstellte Furche und ein Furchenschließrad befestigt. Die tragende Struktur ist ihrerseits üblicherweise an einem Querträger der Maschine höhenbeweglich angebracht und wird nach unten vorgespannt. An der tragenden Struktur ist ein Gestell angebracht, das seinerseits eine Halterungsanordnung trägt, an welcher ein Vorratsbehälter für granulares Material lösbar oder anderweitig beweglich befestigt ist. Dem Gestell ist ein Sensor zur Erfassung des Gewichts des Vorratsbehälters zugeordnet. Da das Gestell den an der Halterungsanordnung befestigten Vorratsbehälter an der tragenden Struktur abstützt, trägt es auch wenigstens ein Teil des Gewichts des Vorratsbehälters. Der mit dem Gestell zusammenwirkende Sensor kann somit unproblematisch das Gewicht des Vorratsbehälters erfassen.
Bei einer möglichen Ausführungsform ist der Sensor eingerichtet, eine durch das Gewicht des Behälters bedingte Verformung einer Strebe des Gestells zu erfassen, welche wenigstens einen Teil des Gewichts des Vorratsbehälters an der tragenden Struktur abstützt. Dazu kann die Strebe einen gegenüber der übrigen Strebe geschwächten Bereich umfassen, mit welchem der Sensor zusammenwirkt. Die besagte Strebe kann sich etwa diagonal oder vertikal oder horizontal erstrecken.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Sensor ein Kraftsensor, der zwischen zwei Teilen des Gestells angeordnet ist. Dabei kann der erste Teil des Gestells mit der tragenden Struktur und der zweite Teil des Gestells mit der Halterungsanordnung verbunden werden und der zweite Teil des Gestells im Abstand vom Sensor schwenkbar an einem mit der tragenden Struktur verbundenen Teil des Gestells gelagert sein.
Das granulare Material kann durch eine teleskopierbare oder flexible Verbindungsleitung zwischen dem Behälter und der Ausbringeinrichtung geleitet werden, deren durch Entleerung bzw. Befüllung des Behälters bewegte Bewegung möglichst wenig Reibung und somit Verfälschung des Messwerts des Sensors verursacht.
Die Reiheneinheit ist, wie oben bereits erwähnt, üblicherweise höhenbeweglich an einem Querträger der Maschine angebracht und wird nach unten vorgespannt, sei es durch eine Feder oder einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder. Beim Betrieb bewegt sie sich, abhängig vom jeweils überfahrenen Terrain, mehr oder weniger stark nach oben und unten. Um durch diese Bewegung entstehende Fehler bei der Bestimmung des Gewichts und somit Füllstands des Vorratsbehälters zu vermeiden, bietet es sich an, die Reiheneinheit mit einer Sensorik zur Erfassung der auf die Reiheneinheit und den Vorratsbehälter wirkenden, insbesondere vertikalen Beschleunigungen zur Kompensation von Trägheitskräften auszustatten, die insbesondere als MEMS(mikromechanisch-elektrisches System)-basierter Trägheitssensor (IMU) ausgeführt sein kann. Ein derartiges System wird in der DE 10 2011 007 843 A1 beschrieben.
Eine landwirtschaftliche Maschine ist mit einer Anzahl seitlich nebeneinander angeordneter Reiheneinheiten und einer Steuerung mit Prozessor und Speicher ausgestattet, die mit den Sensoren der Reiheneinheiten und einer Bedienerschnittstelle verbunden ist. Somit kann dem Bediener der Maschine jederzeit der Füllstand der Behälter und/oder die damit noch beaufschlagbare Fläche oder Wegstrecke angezeigt und eine Warnung gegeben werden, wenn ein Behälter fast oder komplett leer ist, um ihn wieder auffüllen zu können.
Um das mit dem Sensor erfasste Gewicht in die noch beaufschlagbare Fläche oder Wegstrecke umrechnen zu können, benötigt die Steuerung einen Zusammenhang zwischen dem durch den Sensor erfassten Gewicht und der Anzahl der Saatgutkörner je Gewichtseinheit, also beispielsweise die so genannte Tausendkornmasse des Saatguts. Diese oder die (in kg/m³ messbare) Massendichte des Materials kann entweder durch einen Bediener in die Bedienerschnittstelle eingegeben werden oder letztere wird mittels einer Kalibrierung erfasst. Hierzu kann der Bediener eine gewisse Menge des auszubringenden Materials in den Vorratsbehälter einfüllen und den zugehörigen Füllstand des Vorratsbehälters an einer Skala o.ä. ablesen und in die Bedienerschnittstelle eingeben. Der Füllstand könnte auch mittels eines tragbaren Geräts, wie einem Smartphone oder Tablet-Computer z.B. mittels einer Mono- oder Stereokamera erfasst werden und drahtlos an die Steuerung übertragen werden. Alternativ wird so viel Material in den Vorratsbehälter eingefüllt, bis ein vorgegebener Füllstand erreicht ist. Der Steuerung liegen nunmehr anhand der vom Sensor abgegebenen Signale hinreichende Informationen vor, welches Gewicht des Materials einem bestimmten Füllstand entspricht, sodass der Füllstand korrekt auf der Bedienerschnittstelle angezeigt werden kann.
Weiterhin kann die Steuerung programmiert sein, einen zur Vorgabe des Bodenanpressdrucks der Reiheneinheit ausgelegten Aktor basierend auf dem erfassten Gewicht des Materials im Vorratsbehälter anzusteuern.
Ausführungsbeispiel
In den Zeichnungen sind zwei nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Reiheneinheit einer landwirtschaftlichen Maschine mit einem daran befestigten Vorratsbehälter für granulares Material,
2 eine seitliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Reiheneinheit einer landwirtschaftlichen Maschine mit einem daran befestigten Vorratsbehälter für granulares Material, und
3 ein Flussdiagramm zur Berechnung der mit in einem Vorratsbehälter noch vorhandenen Materialmenge beaufschlagbaren Fläche.
Erste Ausführungsform eines Sensors zur Erfassung des Füllstands des Vorratsbehälters
Die 1 zeigt eine Reiheneinheit 10 einer landwirtschaftlichen Maschine, die als Säeinheit 12 für eine Sämaschine ausgeführt ist. Die Säeinheit 12 kann an einem Querträger (nicht gezeigt) befestigt werden, der sich auf Rädern abgestützt und durch eine Deichsel hinter einem Ackerschlepper hergezogen oder (ohne Räder) direkt durch eine Kupplungsanordnung des Ackerschleppers gehalten wird. Die Säeinheit 12 umfasst eine tragende Struktur 14. Die Befestigung der in der Regel mehreren Säeinheiten 12 am Querträger erfolgt über U-förmige Halterungen, die mit einer Konsole 16 verbunden sind, die sich vertikal an der Rückseite des Querträgers erstreckt und an der übereinander zwei Lenker 18, 20 angelenkt sind, die auch jeweils an einem vertikalen Trägerelement 50 angelenkt sind, das ihrerseits an der Vorderseite der tragenden Struktur 14 befestigt ist. Die Lenker 18, 20 bilden mit der Konsole 16 und dem vertikalen Trägerelement 50 ein verstellbares Parallelogramm, das die Höhe der tragenden Struktur 14 über dem Boden definiert. Ein pneumatischer Aktor 22 definiert die Position der tragenden Struktur 14 und die Andruckkraft, mit der ein an der tragenden Struktur 14 abgestützter Furchenöffner 24 mit dem Erdboden zusammenwirkt.
Die tragende Struktur 14 trägt über ein Gestell 56, das vordere, vertikale Streben 52 und rückwärtige, sich schräg nach hinten und oben erstreckende Streben 54 umfasst, und eine Halterungsanordnung 58 einen Vorratsbehälter 26 für Saatgut. Auch trägt die tragende Struktur 14 ein Saatgutrohr (in der Figur nicht erkennbar) sowie eine (insbesondere pneumatische, mit von einem nicht gezeigten Gebläse bereitgestellten Unterdruck arbeitende) Zumesseinrichtung 28, die nach und nach einzelne Körner des Saatguts aus dem Vorratsbehälter 26 in das Saatgutrohr abgibt, welches es in eine Furche ablegt, die durch den Furchenöffner 24 erzeugt wird, dessen Arbeitstiefe durch ein Tiefeneinstellrad 30 vorgegeben wird. Die Zumesseinrichtung 28 und das Saatgutrohr sind als Ausbringeinrichtung für das Material anzusehen. Die Furche wird durch ein Paar von Schließrädern 32 geschlossen. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Säeinheiten 12 wird auf die Offenbarung der EP 2 517 545 A1 verwiesen, deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Zwischen dem Vorratsbehälter 26 und der Zumesseinrichtung 28 ist eine Verbindungsleitung 34 angeordnet. Die vorderen Streben 52 sind durch die Lagerungen der Lenker 18, 20 mit dem vertikalen Trägerelement 50 verbunden. Die rückwärtigen Streben 54 sind wiederum mit den unteren Enden der vorderen Streben 52 verbunden oder einteilig hergestellt. Es sei noch darauf hingewiesen, dass auf beiden Seiten der Reiheneinheit 10 jeweils vertikale Trägerelemente 50, zwei Lenker 18, 20 und ein Gestell 56 vorgesehen sind. Die Reiheneinheit 10 wird im Betrieb in einer Vorwärtsrichtung über ein Feld bewegt, die in 1 schräg nach links und oben verläuft.
Der Vorratsbehälter 26 ist durch die Halterungsanordnung 58 abnehmbar am Gestell 56 befestigt. Dazu ist eine mit beiden oberen Enden der Streben 52, 54 verbundene Querstrebe 66 des Gestells 56 an beiden Seiten mit je einem gegenüber der Querstrebe 66 in Fahrtrichtung verschiebbaren Halter 36 gekoppelt, der jeweils eine hintere Führungsbahn 38 und eine vordere Führungsbahn 38‘ aufweist, die horizontal orientiert und jeweils als obere, gegenüber dem übrigen Halter 36 nach unten hin abgesenkte, flache Kante ausgeführt sind. Der Vorratsbehälter 26 ist an seiner Unterseite mit sich seitlich nach außen erstreckenden, stiftförmigen Stützelementen 40 versehen, die in V-förmige Vertiefungen 74 der Querstrebe 66 eindringen und sich am Boden der Vertiefungen 74 an der Querstrebe 66 abstützen. Die Führungsbahnen 38, 38‘ liegen von unten an den stiftförmigen Stützelementen 40. Von oben her liegen zudem Haltebereiche 42 der Halter 36 an den Stützelementen 40 an. Die Haltebereiche 42 und die Führungsbahnen 38 bzw. 38‘ bilden somit ein nach vorn hin geöffnetes U, in dem sich im arretierten Zustand das Stützelement 40 befindet. Die Halter 36 sind durch Langlöcher 68, durch welche Schrauben 70 dringen, mit dem Halter 38 in Fahrtrichtung (in 2 nach rechts hin) verschiebbar verbunden und mit einem rückwärtigen Griff 72 versehen, der die beiden Halter 36 untereinander verbindet.
In der in 1 dargestellten (ersten) Position ist der Halter 36 durch eine Klinke 44, die das (in der Vertiefung 74 liegende) rückwärtige Stützelement 40 von oben her umgreift, an der Querstrebe 66 des Gestells 56 fixiert. Die Klinke 44 ist um eine Achse 48 drehbar am Halter 36 angelenkt und wird durch eine mit einem Ende am Halter 36 und dem anderen Ende an der Klinke 44 angebrachte Feder 46 vorgespannt und in der gezeigten Position gehalten. Durch Drehen der Klinke 44 (in 1 im Uhrzeigersinn) kann der Bediener die Arretierung des Halters 36 lösen und dann den Halter 36 am Griff 72 nach hinten ziehen, und schließlich, da die Stützelemente 40 dann nicht mehr von den Haltebereichen 44 nach oben hin überdeckt und somit an der Querstrebe 66 festgehalten werden, nach oben abnehmen. Zuvor kann eine bodenseitige Öffnung des Vorratsbehälters 26 mittels eines guillotineartigen Verschlusses geschlossen werden, der mittels eines Griffs von der Rückseite der Säeinheit 12 (in 1 von rechts) aus betätigbar ist. Der Vorratsbehälter 26 kann anschließend entleert (ausgekippt) und/oder gereinigt werden.
Die beschriebene Halterungsanordnung 58 ist an sich aus der DE 10 2014 224 058 A1 bekannt und nur ein mögliches Ausführungsbeispiel. So könnte sie durch beliebige Schnellspannelemente zur Ankopplung des Vorratsbehälters 26 am Gestell 56 ersetzt werden.
Zur Erfassung des Gewichts des Vorratsbehälters 26 ist die Strebe 54 des Gestells 56 mit einem Sensor 60 ausgestattet, der als Induktionssensor ausgeführt ist und die durch das Gewicht des Vorratsbehälters 26 bedingte Verformung eines gegenüber der übrigen Strebe 54 geschwächten Bereichs 62 der Strebe 54 gegenüber einem mit dem unteren Bereich der Strebe 54 verbundenen Haltebereich 64 des Sensors 60 induktiv oder auf beliebige andere Weise (z.B. kapazitiv, oder optisch) erfasst. Ein zweiter Sensor 60 kann der anderen, in 1 nicht sichtbaren Seite der Reiheneinheit 10 angeordneten Strebe 54 zugeordnet sein.
Zweite Ausführungsform eines Sensors zur Erfassung des Füllstands des Vorratsbehälters
Bei der zweiten, in der 2 gezeigten Ausführungsform enden die Streben 52, 54 unterhalb der Halterungsanordnung 58 und sind dort mit einer unteren Querstrebe 66‘ verbunden, die ihrerseits mit der oberen Querstrebe 66 verbunden oder einteilig hergestellt ist. Die vordere Strebe 52 ist durch eine Drehlagerung 76 mit der unteren Querstrebe 66‘ gekoppelt. Die hintere Strebe 54 ist durch einen Sensor 60 mit der unteren Querstrebe 66‘ gekoppelt, der als Kraftmesszelle ausgeführt ist und die Stützkraft erfasst, mit welcher sich die untere Querstrebe 66‘ (und somit der Vorratsbehälter 26) sich auf der Strebe 54 abstützt. Demnach erfasst der Sensor 60 auch bei dieser Ausführungsform das Gewicht des Vorratsbehälters 26.
Die Verbindungsleitung 34 kann in sich flexibel oder teleskopierbar gestaltet sein, damit sie die Messwerte der Sensoren 60 möglichst wenig verfälscht.
Steuerung und Bedienerschnittstelle
Die Sensoren 60 beider Ausführungsformen sind drahtlos oder über eine (Bus-)Leitung mit der der Maschine oder ihrem Zugfahrzeug zugeordneten Steuerung 78 verbunden, die ihrerseits mit einer (im Zugfahrzeug der Maschine angeordneten) Bedienerschnittstelle 80 verbunden ist. Mit der Bedienerschnittstelle 80 kann der Füllstand der Vorratsbehälter 26 und/oder die noch damit beaufschlagbare Fläche oder Weglänge angezeigt werden. Im Fall, dass der Ausgangswert des Sensors 60 darauf hinweist, dass die Menge des Materials im Vorratsbehälter 26 unterhalb eines Schwellwerts liegt, kann dem Bediener ein über die Bedienerschnittstelle 80 entsprechender Hinweis gegeben werden, damit er das Material rechtzeitig wieder auffüllen kann.
Die Reiheneinheit 10 führt, abhängig von der Bodenform, mehr oder weniger starke vertikale Bewegungen aus, da sie durch den pneumatischen Aktor 22 nach unten vorgespannt über das Feld bewegt wird. Um Verfälschungen der Messwerte des Sensors 60 zu vermeiden, ist eine die Signale der Sensoren 60 auswertende Steuerung 78 mit einem Trägheitssensor 82 verbunden, der insbesondere vertikale Bewegungen der Reiheneinheit 10 erfasst. Vorzugsweise ist jeder Reiheneinheit 10 einer Maschine mit einem derartigen Trägheitssensor 82 ausgestattet.
Kalibrierung zur Erfassung der Massendichte des Materials
Die Sensoren 60 der 1 und 2 erfassen das Gewicht des Vorratsbehälters 26 und somit den Füllstand nur indirekt. Das Füllvolumen lässt sich vielmehr indirekt berechnen, indem man das Gewicht des Vorratsbehälters 26 abzüglich seines Leergewichts durch die Dichte des auszubringenden Materials dividiert. Eine mögliche Vorgehensweise zur Bestimmung der Dichte des auszubringenden Materials kann derart erfolgen, dass der Bediener, wenn er die Vorratsbehälter 26 der Maschine mit Saatgut auffüllt, darin vorgesehene Füllstandmarkierungen 84 verwendet, um den Füllstand (in Volumeneinheiten) zu dokumentieren und gibt ihn in die Bedienerschnittstelle 80 ein. Alternativ trägt er saatgutspezifische Eigenschaften über eine Eingabemaske der Bedienerschnittstelle 80 ein. Diese Eigenschaften des Saatguts können auch mittels einer Smartphone-Applikation direkt vom Saatgutsack z.B. über einen Barcode oder einen QR-Code eingelesen und an die Steuerung 80 zur Füllstandberechnung übermittelt werden.
Neben dem Saatguttyp bestimmt das Saatgutgewicht wesentlich die Größe des Saatkorns und somit der Schüttdichte bzw. des durch eine gewisse Anzahl an Körnern eingenommene Volumen. Das Saatgutgewicht wird beispielsweise ausgedrückt als Tausendkorngewicht (TKG) und wird in der Regel durch Hersteller auf den Saatgutsäcken angegeben. Ein TKG von beispielsweise 250 entspricht einem Saatgutgewicht von 0.25 kg per 1000 Körner.
Mittels Schüttdichte und Korngewicht können aus der sich im Saatgutbehälter befindenden Masse das Saatgutvolumen, der Füllstand sowie die mit einer vorgegebenen Zielpopulation noch bearbeitbare Fläche berechnet werden. Das durch Saatgut eingenommene Volumen kann bei bekannter Schüttdichte wie folgt berechnet werden:
Zur einfachen Lesbarkeit für den Bediener wird das Saatgutvolumen als prozentual angegebener Füllstand berechnet und angezeigt:
Berechnung und Anzeige der verbleibenden Fläche
Mittels der eingestellten Zielpopulation kann die mit der sich im Vorratsbehälter 26 befindenden Saatgutmenge noch bearbeitbare Fläche berechnet werden:
Die noch verbleibende Fläche kann zudem vorteilhaft auch unter Miteinbezug von Prozessparameter wie Doppelstellen und Fehlstellen berechnet werden. Des Weiteren können auch Zonen mit unterschiedlichen Zielpopulationen die z.B. auf einer Karte hinterlegt sind zur exakten Berechnung der noch verbleibenden Fläche miteinbezogen werden. Ist dabei die geplante Bearbeitungsfolge der Aussaatkarte bekannt, kann die Reichweite anhand der verschiedenen Zielpopulationen berechnet werden. Ist die Bearbeitungsreihenfolge nicht bekannt, wird die aktuelle Zielpopulation als Grundlage für die Flächenberechnung verwendet.
Die beschriebene Vorgehensweise zur Kalibrierung und Berechnung des Füllstands eines Saatgutbehälters wird in der 3 im Einzelnen gezeigt, die angesichts der vorstehenden Beschreibung keiner weiteren Erläuterung bedarf.
Berechnung des Gewichts des Saatguts
Die sich im Vorratsbehälter befindende Masse des Saatguts (oder ihr Gewicht) wird anhand der untenstehenden Gleichung gemäß dem 2. Newtonschen Axiom berechnet. Die Beschleunigung α → wird dabei über den Inertialsensor 82 gemessen. Dadurch werden die Neigung der Sämaschine, die Verkippung der Säeinheit 12 gegenüber der Sämaschine sowie dynamische Effekte kompensiert. Die Kraft F → wird mittels des Sensors 60 direkt oder indirekt gemessen. F → = (m_Saatgut + m_{Saatgutbehälter} + m_Deckel)α →
Bei der ersten Ausführungsform (vgl. 1) wird die Kraft F → über die Verformung des Gestells 56 indirekt bestimmt. Ein Teil des Gestells 56, nämlich die Strebe 54, ist dabei derart ausgeführt, dass es als Biegebalken 62 fungiert und sich unter Einwirkung der Kraft F → verformt. Das Ausmaß der Verformung wird dabei über den Sensor 60 zur Distanzmessung bestimmt, bei dem es sich vorzugsweise um einen induktiven Sensor handelt. Auflösungen < 0.005 mm im statischen bzw. 0.01 mm im dynamischen Fall sind mit induktiven Sensoren bei einer Messdistanz im Bereich von 4 bis 6 mm möglich. Der Zusammenhang zwischen der Verformung des Gestells 56 und der wirkenden Kraft F → ist dabei im Speicher der Steuerung 78 hinterlegt. Ebenfalls sind Masse und Schwerpunktlage des Vorratsbehälters 26, dessen Deckels sowie des Gestells 56 im Speicher der Steuerung 78 hinterlegt.
Bei der zweiten Ausführungsform (vgl. 2) besteht das Gestell aus zwei Teilen (52, 54 bzw. 66 und 66‘), welche miteinander über mindestens einen als Kraftmessbolzen ausgeführten Sensor 60 verbunden sind. Eine zweite Verbindung 76 zwischen den beiden Teilen (52, 54 bzw. 66 und 66‘) des Gestells 56 ist dabei drehbar lagernd ausgebildet. Der Sensor 60 misst eine Teilkraft der von Saatgut, Vorratsbehälter 26 und dessen Deckel sowie einem Teil (66, 66‘) des Gestells 56 ausgeübten Kraft. Der Zusammenhang zwischen dieser Teilkraft und der Kraft F → ist dabei im Speicher der Steuerung 60 hinterlegt und wird zur Berechnung der Saatgutmasse herangezogen. Hierbei wird die Annahme getroffen, dass sich das Saatgutvolumen nach einem bekannten Verhalten im Saatgutbehälter verteilt und die Schwerpunktslage somit berechnet werden kann.
Beide Messprinzipien können so ausgeführt sein, dass an beiden Seiten des Gestells 56 Sensoren 60 verbaut sind. In einer kostengünstigeren Ausführungsform kann die Sensorik auch nur einseitig verbaut sein. Eine eventuell unsymmetrische Form des Vorratsbehälters 26 wird dabei mittels eines in der Steuerung 78 hinterlegten Modells kompensiert.
Es wäre auch denkbar, anstelle der drehbaren zweiten Verbindung 76 einen zweiten Sensor (nicht gezeigt) zu setzen, der die drehbare Verbindung 76 ersetzt. Die beiden Sensoren erfassen in dieser Ausführungsform die erwähnte Kraft gemeinsam.
Anpassung des Anpressdrucksystems
In der Einzelkornsaat werden zur Sicherstellung der eingestellten Ablagetiefe Anpressdruckregelsysteme verwendet. Dabei handelt es sich um pneumatische oder hydraulische Aktoren 22, welche zwischen einem Querträger der Sämaschine und der Reiheneinheit 10 angebracht sind und dazu dienen, eine gewisse Andruckkraft vom Querträger auf die Reiheneinheit 10 zu übertragen. Im Stand der Technik wird dazu ein Kraftsollwert vom Bediener über eine Bedieneinrichtung eingegeben. Auch gibt es Ausführungsformen, bei denen die Anpresskraft basierend auf einem Sensorsignal geregelt wird. Dabei wird meist ein Zielwert für das Sensorsignal (z.B. Anpressdruckreserve) vom Bediener vorgegeben. Die Masse des Saatguts im Vorratsbehälter 26 trägt dabei zu dem die Anpressdruckreserve repräsentierenden Sensorsignal bei, ohne jedoch bei der Berechnung der durch den Aktor 22 auszuübenden Anpresskraft berücksichtigt zu werden. In regelungstechnischer Terminologie ist die Saatgutmasse somit eine Störgröße. Ein auf der beschriebenen Einrichtung zur Füllstandsmessung basierendes, vorgeschlagenes Verfahren bezieht nun die Saatgutmasse sowie optional die Änderungsrate der Saatgutmasse als modellbasierte Parameter in die Einstellung bzw. Regelung der Anpressdruckkraft mit ein. Sollten Vorratsbehälter 26 unterschiedlich gefüllt sein (unterschiedlicher Füllstand, unterschiedliches Saatgut mit damit einhergehend unterschiedlicher Schüttgutdichte) so kann dies in die Anpressdruckregelung ebenfalls miteingehen, vorausgesetzt die Aktoren 22 zur Anpressdruckregelung sind so ausgeführt, dass sie den Druck Säeinheit- oder teilbreitenspezifisch anpassen können. Diese Vorgehensweise kann auch mit beliebigen anderen als den oben beschriebenen Sensoren 60 zur Erfassung des Gewichts des Vorratsbehälters 26 realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6070539 A [0004, 0008]
DE 2819365 A1 [0005, 0008]
EP 1155606 A2 [0005, 0008]
DE 102011050885 A1 [0005, 0008]
DE 8805329 U1 [0005, 0008]
US 9198343 B2 [0006, 0008]
DE 102014224058 A1 [0007, 0028]
DE 102001007843 A1 [0016]
EP 2517545 A1 [0025]

Claims

Reiheneinheit (10) einer landwirtschaftlichen Maschine zur Ausbringung von granularem Material, mit einer tragenden Struktur (14), an der eine Ausbringeinrichtung für das granulare Material und ein sich zwischen der tragenden Struktur (14) und einer Halterungsanordnung (58) zur beweglichen Anbringung eines der Reiheneinheit (10) zugeordneten Vorratsbehälters (26) für granulares Material erstreckendes Gestell (56) befestigt sind, wobei das Material aus dem Vorratsbehälter (26) der Ausbringeinrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gestell (56) ein Sensor (60) zur Erfassung des Gewichts des Vorratsbehälters (26) zugeordnet ist.
Reiheneinheit (10) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (60) eingerichtet ist, eine durch das Gewicht des Vorratsbehälters (26) bedingte Verformung einer Strebe (54) des Gestells (56) zu erfassen, welche wenigstens einen Teil des Gewichts des Vorratsbehälters (26) an der tragenden Struktur (14) abstützt.
Reiheneinheit (10) nach Anspruch 2, wobei die Strebe (54) einen gegenüber der übrigen Strebe (54) geschwächten Bereich (62) umfasst, mit welchem der Sensor (60) zusammenwirkt.
Reiheneinheit (10) nach Anspruch 3, wobei die Strebe (54) sich etwa diagonal erstreckt.
Reiheneinheit (10) nach Anspruch 1, wobei der Sensor (60) ein Kraftsensor ist, der zwischen zwei Teilen des Gestells (56) angeordnet ist.
Reiheneinheit (10) nach Anspruch 5, wobei der erste Teil des Gestells (56) mit der tragenden Struktur (14) und der zweite Teil des Gestells (56) mit der Halterungsanordnung (58) verbunden ist und der zweite Teil des Gestells (56) im Abstand vom Sensor (60) schwenkbar an einem mit der tragenden Struktur (14) verbundenen Teil des Gestells (14) gelagert ist.
Reiheneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine teleskopierbare oder flexible Verbindungsleitung (34) zwischen dem Vorratsbehälter (26) und der Ausbringeinrichtung vorgesehen ist.
Reiheneinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Trägheitssensor (82) zur Erfassung vertikaler Beschleunigungen der Reiheneinheit zur Kompensation von Messfehlern des Sensors (60).
Landwirtschaftliche Maschine mit einer Anzahl seitlich nebeneinander angeordneter Reiheneinheiten (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Steuerung (78), die mit den Sensoren (60) der Reiheneinheiten (10) und einer Bedienerschnittstelle (80) verbunden ist, auf welcher der Füllstand der Reiheneinheiten (10) und/oder die damit noch beaufschlagbare Fläche und/oder Wegstrecke anzeigbar ist.
Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 9, wobei die Steuerung (78) programmiert ist, die Massendichte des Materials anhand einer mit dem Sensor (60) durchgeführten Gewichtsmessung des mit einer vorgegebenen oder durch Eingabe in eine Bedienerschnittstelle (80) der Steuerung (78) bekannten Füllmenge befüllten Vorratsbehälters (26) zu ermitteln und/oder einen Aktor (22) zur Vorgabe des Bodenanpressdrucks der Reiheneinheit (10) basierend auf dem erfassten Gewicht des Materials im Vorratsbehälter (26) anzusteuern.