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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung eines Häckselwerks eines Feldhäckslers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Häckselwerk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 sowie einen Feldhäcksler gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
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Der in Rede stehende Feldhäcksler ist mit einem Häckselwerk ausgestattet, das eine Messertrommel mit daran angeordneten, länglichen Häckselmessern sowie eine ortsfeste, jedoch auf die Häckselmesser zustellbare Gegenschneide aufweist. Das der Häckseltrommel zugeführte Erntegut wird durch das Zusammenwirken zwischen den Häckselmessern und der Gegenschneide gehäckselt, also zerkleinert.
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Während des Häckselbetriebs kommt es zu einem Verschleiß des Häckselwerks. Insbesondere kommt es zu einem verschleißbedingten Abtrag im Bereich der Schneidkanten der Häckselmesser, was zu einer Herabsetzung von Schnittqualität und Erntegutdurchsatz führt. Hinzu kommt, dass auch die Gegenschneide einem Verschleiß unterliegt, was die Herabsetzung von Schnittqualität und Erntegutdurchsatz verstärkt.
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Durch den oben genannten Verschleiß ergibt sich einerseits eine Änderung der Schneidkantengeometrien und andererseits eine Vergrößerung des Eingriffsspalts zwischen Häckselmesser und Gegenschneide. Die Schneidengeometrie der Häckselmesser lässt sich nur durch ein Nachschleifen der Häckselmesser wiederherstellen, während der Eingriffspalt zwischen Häckselmesser und Gegenschneide regelmäßig durch ein Zustellen der Gegenschneide nachgeführt werden kann. Beide Maßnahmen lassen sich bei heutigen Feldhäckslern automatisch und ohne Werkstattaufenthalt vornehmen. Bei der Zustellung der Gegenschneide besteht die Herausforderung darin, den jeweiligen Betrag der Zustellung optimal zu bestimmen. Dies stellt insoweit eine besondere Herausforderung dar, als, wie oben angedeutet, sowohl die Häckselmesser als auch die Gegenschneide einem Verschleiß unterlegen sind.
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Bei einer bekannten Stellvorrichtung (
DE 10 2013 201 633 B3 ) kommen Klopfsensoren zum Einsatz, um eine Berührlage der Gegenschneide, in der die Gegenschneide und die Häckselmesser miteinander in berührenden Eingriff kommen, zu erfassen. Die Nutzung eines solchen Klopfsensors stellt eine robuste Lösung dar, die sich für Feldhäcksler in weiten Bereichen durchgesetzt hat. Allerdings sind die betreffenden Messungen nur außerhalb des Arbeitsprozesses möglich, so dass sich bei der Genauigkeit der Ermittlung des Eingriffsspalts und damit bei der Betriebssicherheit der Stellvorrichtung insgesamt Optimierungspotentiale zeigen.
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Die bekannte Stellvorrichtung (
DE 10 2014 218 408 A1 ), von der die Erfindung ausgeht, weist einen berührungslosen, nämlich induktiven, Entfernungssensor zur Erfassung einer Entfernung zwischen der dortigen Gegenschneidenanordnung und der Häckselmesseranordnung auf. Während die Ermittlung des Eingriffspalts damit auch im laufenden Arbeitsprozess möglich ist, lässt sich eine hohe Messgenauigkeit nur mit relativ großem Hardwareaufwand realisieren.
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Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, die bekannte Stellvorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine hohe Betriebssicherheit der Stellvorrichtung mit geringem konstruktivem Aufwand realisierbar ist.
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Das obige Problem wird bei einer Stellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass die Zustellung der Gegenschneide auf die Häckselmesser bis auf einen vorbestimmten Eingriffspalt nicht nur basierend auf den Sensordaten des berührungslosen Entfernungssensors, sondern auch basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors erfolgt. Dies bedeutet, dass zur Ermittlung des Eingriffsspalts auf die Sensordaten beider Sensoren zurückgegriffen wird. Auf diese Weise kann der Vorteil des berührungslosen Entfernungssensors, nämlich der ständigen Verfügbarkeit der Sensordaten auch während des Arbeitsprozesses, mit dem Vorteil des Klopfsensors, nämlich der hohen Genauigkeit, kombiniert werden.
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Bemerkenswert bei der vorschlagsgemäßen Lösung ist die Tatsache, dass mit der Nutzung der Sensordaten des Klopfsensors nicht nur der Verschleiß der Häckselmesser, sondern auch der Verschleiß oder ein ggf. auftretendes „Wandem“ der Gegenschneide für die Zustellung der Gegenschneide auf die Häckselmesser berücksichtigt werden kann. Ein solches „Wandern“ der Gegenschneide kann beispielsweise auftreten, wenn Fremdkörper wie Gesteinsteile in das Häckselwerk gelangen.
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Ferner ergibt sich durch die Möglichkeit der Anordnung von zwei oder mehreren Entfernungssensoren entlang der Häckselmesser bzw. der Gegenschneide eine gute Ausrichtbarkeit der Gegenschneide über ihre gesamte Länge, wie weiter unten noch anhand von Anspruch 5 diskutiert wird.
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Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist ein Geometrieparameter definiert, der die geometrische Lage des Entfernungssensors zu der Gegenschneide repräsentiert. Sofern dieser Geometrieparameter bekannt ist, lässt sich von den Sensordaten des Entfernungssensors leicht auf den Eingriffspalt zwischen Gegenschneide und Häckselmesser schließen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da sich der Geometrieparameter leicht ermitteln lässt.
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Eine besonders einfache Ermittlung des Geometrieparameters zeigt sich in den Ansprüchen 3 und 4. Hier ist eine Kalibrierung des Geometrieparameters basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors vorgesehen. Mit „Kalibrierung“ ist vorliegend gemeint, dass der Geometrieparameter basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors neu, also an die tatsächlichen Gegebenheiten, festgelegt wird.
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Die weiter bevorzugte Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 zeigt eine bevorzugte Art der Kalibrierung, bei der die Steuerung die Gegenschneide basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors zunächst in die Berührlage bringt. Der Geometrieparameter wird nun so eingestellt, dass sich für den ermittelten Eingriffsspalt in der Berührlage der Nullwert ergibt. Für die nun folgenden Ermittlungen des Eingriffsspalts ist der Klopfsensor nicht mehr erforderlich, da die Entfernungsmessung insgesamt wie oben angesprochen kalibriert, also auf die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst worden ist.
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Die weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 betreffen die Zustellbarkeit der Gegenschneide an zwei entlang der Gegenschneide gesehen voneinander entfernten Stellen. Hierfür sind mindestens zwei Entfernungssensoren vorgesehen, die an zwei entlang der Gegenschneide gesehen voneinander entfernten Messpositionen angeordnet sind. Dies umfasst auch die Integration der des Entfernungssensoren in eine kombinierte Messanordnung, die der Entfernungsmessungen an mindestens zwei entlang der Gegenschneide gesehen voneinander entfernten Messpositionen entsprechende Abstandsmessungen vornehmen kann.
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Mit der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 ist es möglich, die Ausrichtung der Gegenschneide auf die Ausrichtung der Häckselmesser anzupassen.
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Grundsätzlich kann unabhängig von der Anzahl der Entfernungssensoren nur ein einziger Klopfsensor vorgesehen sein, um die betreffenden Geometrieparameter zu kalibrieren. Alternativ ist es aber auch möglich, dass mehrere Klopfsensoren vorgesehen sind, insbesondere, dass jedem Entfernungssensor ein Klopfsensor zugeordnet ist.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 7, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Häckselwerk eines zur Verarbeitung eines Erntegutstroms vorgesehenen Feldhäckslers als solches beansprucht.
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Das vorschlagsgemäße Häckselwerk weist eine Messertrommel mit daran angeordneten, länglichen Häckselmessern sowie mindestens eine Gegenschneide, die mit den Häckselmessern in oben angesprochener Weise zusammenwirkt, auf. Wesentlich ist die Tatsache, dass das vorschlagsgemäße Häckselwerk mit einer vorschlagsgemäßen, oben angesprochenen Stellvorrichtung für die Zustellung der Gegenschneide ausgestattet ist. Auf alle Ausführungen zu der vorschlagsgemäßen Stellvorrichtung darf verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 8, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Feldhäcksler zur Verarbeitung eines Erntegutstroms als solcher beansprucht.
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Der vorschlagsgemäße Feldhäcksler weist eine Vorpresseinheit auf, die mit mindestens zwei, einen Presskanal ausbildende Vorpresswalzen ausgestattet ist, sowie einen Auswurfkanal. Wesentlich ist nach dieser weiteren Lehre die Tatsache, dass ein vorschlagsgemäßes, oben angesprochenes Häckselwerk mit einer Stellvorrichtung für die Zustellung der Gegenschneide vorgesehen ist. Auch diesbezüglich darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Häckselwerk, sowie zu der vorschlagsgemäßen Stellvorrichtung verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 einen vorschlagsgemäßen Feldhäcksler mit einem vorschlagsgemäßen Häckselwerk sowie mit einer vorschlagsgemäßen Stellvorrichtung in einer ganz schematischen Darstellung,
- 2 die Stellvorrichtung des Feldhäckslers gemäß 1 in der Ansicht II - II sowie in zwei weiteren Detailansichten.
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Die in der Zeichnung dargestellte Stellvorrichtung 1 ist einem Häckselwerk 2 zugeordnet, das wiederum einem zur Verarbeitung eines Erntegutstroms vorgesehenen Feldhäcksler 3 zugeordnet ist. Der Feldhäcksler 3 ist hier und vorzugsweise mit einem Erntevorsatz 4 ausgestattet. Der Feldhäcksler 3 weist ferner eine Vorpresseinheit 5 auf, die als Zuführeinrichtung für das Erntegut fungiert. Die Vorpresseinheit 5 ist mit mindestens zwei, hier insgesamt vier, einen Presskanal 6 ausbildenden Vorpresswalzen 7-10 ausgestattet. Dabei übernehmen die vorderen Vorpresswalzen 7, 8 eine Vorverdichtung des aufgenommenen Ernteguts, während die hinteren Vorpresswalzen 9, 10 eine gleichmäßige Verdichtung und einen Weitertransport des Ernteguts übernehmen.
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Das Häckseln des aufgenommenen Ernteguts wird in dem Häckselwerk 2 vorgenommen, an das sich eine weitere Fördervorrichtung 11 für den Transport des gehäckselten Ernteguts in einen Auswurfkanal 12 anschließt. Das Häckselwerk 2 weist eine Häckselmesseranordnung 13 mit einer Messertrommel 14 und mit daran angeordneten, länglichen Häckselmessern 15 auf. Im Folgenden ist in weiten Teilen nur von einem Häckselmesser 15 die Rede. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für alle weiteren Hackselmesser 15 entsprechend. Das Häckselwerk 2 weist ferner eine mit der Häckselmesseranordnung 13 zusammenwirkende Gegenschneidenanordnung 16 mit einer Gegenschneide 17 auf.
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2 zeigt in der dortigen Schnittdarstellung B - B den grundsätzlichen Aufbau von Häckselmesser 15 und Gegenschneide 17. Das Häckselmesser 15 weist eine Schneidkante 18 auf, deren Verschleißzustand zusammen mit dem Verschleißzustand der Gegenschneide 17 maßgeblich für die erzielbare Schnittqualität ist.
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Die Stellvorrichtung 1 weist eine Steuerung 19 und mindestens einen Stellantrieb 20, 21, hier zwei Stellantriebe 20, 21, auf, mit dem bzw. mit denen die Gegenschneide 17 auf die Häckselmesser 15 zustellbar ist und dadurch der Eingriffspalt 22, 23 zwischen der Gegenschneide 17 und den Häckselmessern 15 veränderbar ist. Die Steuerung 19 dient hier der Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs 20, 21, um die Gegenschneide 17 auf die Häckselmesser 15 motorisch zuzustellen.
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Genau genommen wird die Gegenschneide 17 natürlich nur auf das jeweils die Gegenschneide 17 passierende Häckselmesser 15 zugestellt. Die Formulierung der Zustellung auf „die Häckselmesser“ kommt vorliegend stets nur der Einfachheit halber zur Anwendung.
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Die Stellvorrichtung 1 weist ferner mindestens einen berührungslosen Entfernungssensor 24, 25 zur Erfassung einer Entfernung 26, 27 zwischen der Gegenschneidenanordnung 16 und der Häckselmesseranordnung 13 auf. Hier und vorzugsweise sind zwei Entfernungssensoren 24, 25 vorgesehen, was weiter unten noch erläutert wird.
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Im Folgenden ist fast durchweg von einem einzigen Stellantrieb 20, 21 sowie einem einzigen Entfernungssensor 24, 25 die Rede. Alle diesbezüglichen Ausführungen gelten für alle weiteren eventuell vorgesehenen Stellantriebe 20, 21 und Entfernungssensoren 24, 25 entsprechend.
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Der Entfernungssensor 24, 25 ermittelt vorliegend eine Entfernung 26, 27 zwischen dem Entfernungssensor 24, 25 selbst und dem den Entfernungssensor 24, 25 passierenden Häckselmesser 15. Sofern die geometrischen Zusammenhänge zwischen dem Entfernungssensor 24, 25 und der Gegenschneide 17 einschließlich eines eventuellen Verschleißes der Gegenschneide 17 bekannt sind, lässt sich ohne Weiteres aus der ermittelten Entfernung 26, 27 auf den Eingriffspalt 22, 23 zwischen Häckselmesser 15 und Gegenschneide 17 schließen. Die Aktualisierung dieser geometrischen Zusammenhänge speziell im Hinblick auf den Verschleiß der Gegenschneide 17 erfolgt vorliegend vorzugsweise basierend auf den Sensordaten eines Klopfsensors 28, 29, was im Detail ebenfalls weiter unten erläutert wird.
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Wesentlich ist zunächst, dass der Gegenschneide 17 mindestens ein Klopfsensor 28, 29 zur Erfassung einer Berührung zwischen der Gegenschneide 17 und den Häckselmessern 15 zugeordnet ist und dass die Steuerung 19 die Gegenschneide 17 basierend auf den Sensordaten des Entfernungssensors 24, 25 und basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors 28, 29 bis auf einen vorbestimmten Eingriffsspalt 22, 23 auf die Häckselmesser 15 zustellt. Vorschlagsgemäß sind also sowohl die Sensordaten des Entfernungssensors 24, 25 als auch die Sensordaten des Klopfsensors 28, 29 maßgeblich für die Zustellung der Gegenschneide 17 auf die Häckselmesser 15. Wie oben erläutert, ist es vorschlagsgemäß erkannt worden, dass sich die Vorzüge eines berührungslosen Entfernungssensors und eines Klopfsensors derart ergänzen, dass sich eine besonders hohe Erfassungssicherheit einstellt, ohne dass ein hoher konstruktiver Aufwand betrieben werden muss.
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Unter einem Klopfsensor wird vorliegend ganz allgemein ein Sensor verstanden, mit dem sich ein mechanischer Impuls zwischen Gegenschneide 17 und Häckselmesser 15 erfassen lässt, der auf die Drehung der Messertrommel 14 bei maximaler Zustellung der Gegenschneide 17 auf die Häckselmesser 15 zurückgeht. Insoweit ist der Begriff „Klopfsensor“ vorliegend weit auszulegen. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem Klopfsensor um einen Körperschallsensor. Eine solcher Körperschallsensor ist aus dem Bereich der Kraftfahrzeugmotoren bekannt. Alle einen Klopfsensor betreffenden Ausführungen gelten für einen solchen Körperschallsensor entsprechend.
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Hier und vorzugsweise ist der Entfernungssensor 24, 25 fest mit der Gegenschneide 17 verbunden, so dass die ermittelte Entfernung zu den Häckselmessern 15 vorbehaltlich eines eventuellen Verschleißes der Gegenschneide 17 auch auf die Schneidkante der Gegenschneide 17 zurückgerechnet werden kann.
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Ganz allgemein ist es in diesem Sinne vorzugsweise vorgesehen, dass die Steuerung 19 den Eingriffspalt 22, 23 zwischen der Gegenschneide 17 und den Häckselmessern 15 basierend auf den Sensordaten des Entfernungssensors 24, 25 und basierend auf einem Geometrieparameter ermittelt. Der Geometrieparameter repräsentiert, wie weiter oben erläutert, die geometrischen Zusammenhänge zwischen dem Entfernungssensor 24, 25 und der Schneidkante der Gegenschneide 17 unter Berücksichtigung des eventuell vorhandenen Verschleißes der Gegenschneide 17.
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Die vorschlagsgemäße Lösung erlaubt eine besonders einfache Ermittlung des Geometrieparameters. Im Einzelnen wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass die Steuerung 19 den Geometrieparameter basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors 28, 29 kalibriert, also festlegt. Dabei ist es vorzugsweise so, dass im Rahmen der Kalibrierung die Steuerung 19 die Gegenschneide 17 basierend auf den Sensordaten des Klopfsensors 28, 29 in die Berührlage, in der die Gegenschneide 17 und die Häckselmesser 15 miteinander in berührenden Eingriff kommen, bringt und den Geometrieparameter dann so einstellt, dass sich für den ermittelten Eingriffsspalt in der Berührlage der Nullwert ergibt. Mit anderen Worten, wird der Geometrieparameter an die tatsächlichen geometrischen Gegebenheiten, insbesondere auf einen eventuellen Verschleiß von Häckselmesser 15 und Gegenschneide 17, angepasst. Interessant dabei ist die Tatsache, dass die Kalibrierung des Geometrieparameters ganz ohne aufwändige Berechnungen auskommt.
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Die vorschlagsgemäße Lösung lässt sich ohne Weiteres auf eine Stellvorrichtung 1 mit einer Gegenschneidenanordnung 16 anwenden, deren Gegenschneide 17 an zwei entlang der Gegenschneide 17 gesehen voneinander entfernten Stellen auf das jeweils die Gegenschneide 17 passierende Häckselmesser 15 zustellbar ist. Die Gegenschneide 17 lässt sich also auf die jeweilige Längserstreckung der Häckselmesser 15 ausrichten. Insbesondere lässt sich die Gegenschneide 17 parallel zu der jeweiligen Längserstreckung der Häckselmesser 15 ausrichten.
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Grundsätzlich kann ein einziger Entfernungssensor vorgesehen sein. Hier und vorzugsweise ist es jedoch so, dass mindestens zwei Entfernungssensoren 24, 25, in besonders bevorzugter Ausgestaltung genau zwei Entfernungssensoren 24, 25 vorgesehen sind, die an zwei entlang der Gegenschneide 17 gesehen voneinander entfernten Messpositionen angeordnet sind, wobei die Gegenschneide 17 mittels der Steuerung 19 an den betreffenden Messpositionen basierend auf den Sensordaten der Entfernungssensoren 24, 25 bis auf einen vorbestimmten, der jeweiligen Messposition zugeordneten Eingriffsspalt 22, 23 auf die Häckselmesser 15 zugestellt wird. Letztlich ist das vorschlagsgemäße Prinzip nunmehr auf die beiden Stellantriebe 20, 21 mit zugeordneten Entfernungssensoren 24, 25 angewendet worden. Dabei kann es grundsätzlich bei einem einzigen Klopfsensor 28, 29 bleiben, da die mechanischen Impulse zwischen Häckselmesser 15 und Gegenschneide 17 ohne Weiteres über Körperschall übertragen werden, so dass die betreffenden Impulse ohne Weiteres bei dem einen Klopfsensor 28, 29 ankommen. Grundsätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass, wie in der Ansicht A der 2 dargestellt, mindestens zwei Klopfsensoren 28, 29 vorgesehen sind, die jeweils an einer Messposition angeordnet sind.
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Für die Realisierung des Entfernungssensors 24, 25 sind grundsätzlich unterschiedliche Sensorprinzipien anwendbar. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem Entfernungssensor 24, 25 um einen induktiven Sensor. Alternativ kann es sich auch um einen kapazitiven Sensor, einen optischen Sensor, o. dgl. handeln. Es wurde schon darauf hingewiesen, dass mehrere Entfernungssensoren in einem einzigen Entfernungssensor zusammengefasst werden können, der dafür ausgelegt ist, an zwei oder mehreren Messstellen die entsprechende Entfernung zu ermitteln.
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Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird das Häckselwerk 2, das mit einer entsprechenden Stellvorrichtung 1 ausgestattet ist, als solches beansprucht. Auf alle diesbezüglichen Ausführungen darf verwiesen werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird der Feldhäcksler 3, der mit einem vorschlagsgemäßen Häckselwerk 2 ausgestattet ist, als solcher beansprucht. Auch insoweit darf auf alle diesbezüglichen Ausführungen verwiesen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellvorrichtung
- 2
- Häckselwerk
- 3
- Feldhäcksler
- 4
- Erntevorsatz
- 5
- Vorpresseinheit
- 6
- Presskanal
- 7-10
- Vorpresswalzen
- 11
- Fördervorrichtung
- 12
- Auswurfkanal
- 13
- Häckselmesseranordnung
- 14
- Messertrommel
- 15
- Häckselmesser
- 16
- Gegenschneidenanordnung
- 17
- Gegenschneide
- 18
- Schneidkante
- 19
- Steuerung
- 20, 21
- Stellantrieb
- 22, 23
- Eingriffsspalt
- 24, 25
- Entfernungssensor
- 26, 27
- Entfernung
- 28, 29
- Klopfsensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013201633 B3 [0005]
- DE 102014218408 A1 [0006]
