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Die Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Erntemaschine zum Ernten von strukturbehaftetem Erntegut nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Erntemaschinen sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere ist das Augenmerk in diesem Zusammenhang auf selbstfahrende Feldhäcksler gerichtet, die stängelartiges Halmgut aufnehmen und dieses nach einem Bearbeitungsprozess auf ein Transportfahrzeug überladen.
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Aus der
EP 1 380 204 B1 ist eine landwirtschaftliche Erntemaschine in der Art eines Feldhäckslers bekannt geworden, welche über ein Erntegutaufnahmegerät Erntegut aufnimmt, dieses Erntegut durch die Wirkung eines Bearbeitungsgerätes zerkleinert und bearbeitet, um es im Anschluss daran mittels eines Nachbeschleunigungsorganes auf ein der landwirtschaftlichen Erntemaschine benachbartes Transportfahrzeug zu überladen. Zur Optimierung des Förderprozesses wird hier vorgeschlagen, die Spaltweite des Förderrotors des Nachbeschleunigungsorganes zu seinem Gehäusemantel zu verstellen. Dazu sollen Sensoren eingesetzt werden, die zwischen dem Bearbeitungsgerät und dem Auswurf den Durchsatz und/oder die Beschaffenheit des Erntegutes messen. Aus dem Stand der Technik sind jedoch keine Sensoren bekannt, die eine Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes oder des Durchsatzes in einer dem Nachbeschleunigungsorgan nachgeordneten Auswurfeinrichtung ermöglichen. Gegenüber dem Stand der Technik existiert also weiterhin das Problem, dass eine zuverlässige Aussage über die Geschwindigkeit oder den Durchsatz in der Auswurfeinrichtung der landwirtschaftlichen Erntemaschine nicht möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine landwirtschaftliche Erntemaschine in der Weise zu verbessern, dass die Mängel aus dem Stand der Technik vermieden werden. Insbesondere soll hier eine Prozessoptimierung des Gutflusses des Erntegutes nach dem Bearbeitungsvorgang des Erntegutes durch die landwirtschaftliche Erntemaschine erreicht werden, bei der die Energieeffizienz der landwirtschaftlichen Erntemaschine verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Nach der Erfindung wird eine landwirtschaftliche Erntemaschine zum Ernten von strukturbehaftetem Erntegut vorgeschlagen, mit einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des Erntegutes von einem Feld- oder Wiesenboden, mit einer der Aufnahmevorrichtung nachgeordneten Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung des aufgenommenen Erntegutes sowie mit einem Nachbeschleuniger mit einer Auswurfeinrichtung zur Förderung des Erntegutes auf ein der Erntemaschine zugeordnetes Transportfahrzeug, wobei die Auswurfeinrichtung eine Messstelle zur Erfassung von Erntegutparametern aufweist, die einer mit der Messstelle verbundenen Auswerte- und Steuerungseinrichtung zuführbar sind, wobei die Auswerte- und Steuerungseinrichtung einen geschlossenen Regelkreis aufweist, der dahingehend betreibbar ist, dass zumindest einer von den an der Messstelle der Auswurfeinrichtung erfassten Erntegutparameter als Regelparameter in den Regelprozess der Förderung des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung einfließt.
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Die landwirtschaftliche Erntemaschine zeichnet sich damit durch eine Gestaltung aus, bei der eine Auswerte- und Steuerungseinrichtung einen geschlossenen Regelkreis enthält und diesem geschlossenen Regelkreis zumindest ein Erntegutparameter als Regelparameter zugeführt wird, der an einer Messstelle der Auswurfeinrichtung (Auswurfbogen) der landwirtschaftlichen Erntemaschine ermittelt worden ist. Als Regelkreis wird in diesem Zusammenhang ein in sich geschlossener Wirkungsablauf für eine Beeinflussung einer physikalischen Größe in einem technischen Prozess verstanden. Als Führungsgröße wird hier zumindest ein der an der Messstelle der Auswurfeinrichtung gemessenen Erntegutparameter in den Regelprozess eingeführt. Erfindungsgemäß kann es sich dabei um die an der Messstelle der Auswurfeinrichtung vorkommende, tatsächliche Geschwindigkeit des Erntegutstromes handeln. Zur Einleitung des Regelprozesses ist es dabei vorgesehen, dass der Regelprozess mit einem Mindestwert für die Geschwindigkeit begonnen wird. Mit diesem Mindestwert einer Erntegutgeschwindigkeit wird über ein in der Auswerte- und Steuerungseinrichtung hinterlegtes Referenzkennlinienfeld ein Stellparameter ermittelt, der an einen Aktor zur Einstellung der landwirtschaftlichen Erntemaschine weitergeleitet wird. In vorteilhafter Weise ist hierbei ein Aktor vorgesehen, der die Winkelstellung einer Zuführklappe des Nachbeschleunigers der landwirtschaftlichen Erntemaschine derart steuert, dass durch eine veränderliche Zuführung des Erntegutes in den Nachbeschleuniger eine Veränderung der Erntegutgeschwindigkeit bei der Abgabe von dem Nachbeschleuniger an die Auswurfeinrichtung eingeleitet wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann als Aktor, der mit dem Stellparameter des geschlossenen Regelkreises angesteuert wird, auch ein Stellglied vorgesehen sein, welches auf die aktuelle Antriebsdrehzahl oder auf sonstige Förderparameter des Nachbeschleunigers einwirkt. Gemäß dem Wesen eines geschlossenen Regelkreises ist es weiterhin vorgesehen, dass der Stellparameter als Ausgangsgröße des geschlossenen Regelkreises im Rahmen einer Rückführung an den Eingang des Regelkreises dazu genutzt werden kann, eine Überprüfung des bisherigen Regelverhaltens durchzuführen. Mit der hiermit vorgeschlagenen Ausgestaltung der Auswerte- und Steuerungseinrichtung der landwirtschaftlichen Erntemaschine wird nach der Erfindung eine deutliche Verbesserung im Verbrauchsverhalten der landwirtschaftlichen Erntemaschine im Hinblick auf die zur Überladung des Erntegutes auf ein der Erntemaschine benachbartes Transportfahrzeug notwendigen Energie erreicht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung geht davon aus, dass an der Messstelle der Auswurfeinrichtung zumindest zwei Messaufnehmer angebracht sind, die das die Messstelle passierende Erntegut mit einem wellenförmigen Signal beaufschlagen und den vom Erntegut reflektierten Anteil des wellenförmigen Signals auch wieder erfassen. Die an den Messaufnehmern der Messstelle erfassten und an die Auswerte- und Steuerungseinrichtung übermittelten Signale können nun im Rahmen einer Kreuzkorrelation einem Vergleich unterzogen werden, ob die Signale einander ähneln oder gleichen, so dass die dabei ermittelte Zeitdifferenz ein Maß für die Geschwindigkeit des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung bedeutet. Damit ist eine berührungslose Feststellung der Geschwindigkeit des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung einer landwirtschaftlichen Erntemaschine bereit gestellt. Die Wellenlängen des wellenförmigen Signals können dazu im Nahinfrarotbereich oder im Bereich von sichtbarem Licht. Ferner ist es hierbei vorstellbar, dass die Messaufnehmer der Messstelle Sendeelemente aufweisen, die eine breitbandige oder selektive Strahlung aussenden. Auch die Erfassung von breitbandiger oder selektiver Strahlung ist hier denkbar. Dadurch wird es in vorteilhafter Weise möglich, neben der Geschwindigkeit des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung berührungslos auch noch weitere Erntegutparameter, wie beispielsweise die Feuchte berührungslos zu ermitteln. Beispielsweise durch die Verwendung von wellenförmigen Signalen im Infrarotbereich kann in an sich bekannter Weise die Feuchte von Erntegutpartikeln gemessen werden. Die gleichen Signale eignen sich vorteilhaft auch zur Feststellung der Geschwindigkeit durch die zumindest zwei Messaufnehmer, an denen das Erntegut während der Förderung durch die Auswurfeinrichtung entlang geführt wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Messaufnehmer der Messstelle in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen, wobei die dem Erntegut zugewandten Abschnitte der Messaufnehmer durch eine Glasscheibe von dem Erntegutstrom getrennt sind. Dabei kann es sein, dass die Glasscheibe als Doppelglasscheibe ausgeführt ist, so dass ein Austausch einer verschlissenen oder verkratzten Glasscheibe keinen Eingriff in die Messaufnehmer erforderlich macht.
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Die Unterbringung der zumindest zwei Messaufnehmer in einem gemeinsamen Gehäuse erfordert jedoch eine optische Trennung, die dadurch erreicht wird, dass das gemeinsame Gehäuse an der dem Erntegut zugewandten Seite ein vorderes Aufnahmefenster und ein hinteres Aufnahmefenster aufweist. Die Sende- und Empfängerelemente der Messaufnehmer sind dazu entsprechend in dem vorderen Aufnahmefenster und in dem hinteren Aufnahmefenster angeordnet. Die Empfängerelemente zur Erfassung der Geschwindigkeit und der Feuchte können hierbei identisch sein.
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Die Anbringung der Messaufnehmer der Messstelle bzw. die Erfassung der Erntegutparameter an der Auswurfeinrichtung (Auswurfbogen) ist in vorteilhafter Weise in einem Bereich der Auswurfeinrichtung vorgesehen, der eine gleichmäßige Krümmung aufweist. Dadurch kann der Impuls des Erntegutes, der im Bereich des Krümmungsradius auf die obere Wandung der Auswurfeinrichtung einwirkt und damit auch eine Druckkraft auf die Kontaktfläche der Messaufnehmer ausübt, genutzt werden, die Korrelation zur Feststellung der Feuchte zu verbessern.
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Zur Vorgabe einer realistischen Mindestgeschwindigkeit ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Winkelstellung der Auswurfeinrichtung (Auswurfbogen) in Bezug zur Fahrtrichtung abzufragen. Beispielsweise für das Überladen auf ein hinter der landwirtschaftlichen Erntemaschine fahrendes Transportfahrzeug ist eine deutlich höhere Mindestgeschwindigkeit für den Regelprozess anzusetzen als für ein Überladen auf ein seitlich von der landwirtschaftlichen Erntemaschine sich befindendes Transportfahrzeug. Diese grundlegenden Unterschiede im Überladeprozess fließen also in vorteilhafter Weise ebenfalls in den Regelprozess mit ein. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt ist es auch vorgesehen, die Winkelstellung einer am oberen Ende der Auswurfeinrichtung (Auswurfbogen) angebrachte Leitklappe mit in den Regelprozess einzubeziehen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert.
- 1: die Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht einer landwirtschaftlichen Erntemaschine in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers;
- 2: zeigt eine vergrößert dargestellte Seitenansicht eines Nachbeschleunigers der landwirtschaftlichen Erntemaschine nach 1;
- 3: zeigt eine vergrößert dargestellte Seitenansicht einer an die Auswurfeinrichtung angebrachten Messaufnehmer der Messstelle der landwirtschaftlichen Erntemaschine nach 1;
- 4: zeigt eine vergrößerte Darstellung der dem Erntegut zugewandten Kontaktfläche der an der Auswurfeinrichtung angebrachten Messaufnehmer der Messstelle der landwirtschaftlichen Erntemaschine nach 1;
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in 1 näher veranschaulicht. Hier ist eine landwirtschaftliche Erntemaschine 1 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers gezeigt, die sowohl zum Ernten von stängelartigem Erntegut wie Mais, als auch zum Ernten von Gras oder dgl. Halmgüter geeignet ist. Versehen mit einer Aufnahmevorrichtung 2 nimmt die Erntemaschine das Erntegut vom Feld- oder Wiesenboden auf oder schneidet es in stehender Form von seinen Wurzeln ab. Zur Durchführung des weiteren Ernte- und Verarbeitungsvorganges durchläuft das Erntegut eine Einzugs- und Presseinrichtung 3 und eine Bearbeitungseinrichtung 4, bevor es dann unter dem Einfluss eines Nachbeschleunigers 5 durch eine Auswurfeinrichtung 6 in der Art eines Auswurfbogens 7 auf ein nicht dargestelltes Transportfahrzeug übergeladen wird. Der Auswurfbogen ist hier in einer Stellung wiedergegeben, die für das Überladen auf ein hinter der landwirtschaftlichen Erntemaschine hinterher fahrendes Transportfahrzeug geeignet ist. Zur gezielten Steuerung der Erntegutüberladung ist der Auswurfbogen 7 in seinem oberen Endbereich mit einer Leitklappe 8 ausgerüstet, die allerdings für die Erntegutüberladung nach hinten nicht verstellt wird und in der dargestellten Position verbleibt. Lediglich für die Erntegutüberladung auf ein seitlich von der landwirtschaftlichen Erntemaschine sich befindendes Transportfahrzeug wird die Leitklappe 8 aus der dargestellten Position in eine stark zum Erdboden hin gerichtete Stellung verschwenkt, damit das Erntegut möglichst verlustfrei auf das seitliche Transportfahrzeug übergeladen wird.
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Wie weiterhin aus 1 zu entnehmen ist, befindet sich in einem Bereich mit gleichmäßiger Krümmung der Auswurfeinrichtung 6 eine Messstelle 9 zur Messung von Erntegutparametem im Bereich der Auswurfeinrichtung. Eine detaillierte Gestaltung der Messstelle 9 ergibt sich aus den Ausführungen zu den 3 und 4.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Nachbeschleunigers 5, der innerhalb der Emtegutförderstrecke zwischen der Bearbeitungseinrichtung 4 und der Auswurfeinrichtung 6 (Auswurfbogen 7) angeordnet ist und im Wesentlichen dazu eingerichtet ist, die für die Überladung des Erntegutes von der landwirtschaftlichen Erntemaschine auf ein separates Transportfahrzeug erforderliche Wurfenergie aufzubringen. Hierzu besteht der Nachbeschleuniger 5 aus einem Rotor 10, der drehbar in einem Gehäuse 11 untergebracht ist und das Erntegut durch eine Zuführöffnung 12 aufnimmt und durch eine Abführöffnung 13 an Auswurfeinrichtung 6 abgibt. Zur Steuerung der Förderleistung bzw. der Wurfweite des Nachbeschleunigers 5 ist im Bereich der Zuführöffnung 12 eine Zuführsteuerklappe 14 schwenkbar am Gehäuse 11 des Nachbeschleunigers 5 angebracht. Durch eine Veränderung der Winkelstellung 15 der Zuführsteuerklappe 14 kann die Förderleistung bzw. Wurfweite des Nachbeschleunigers 5 in vorteilhafter Weise reguliert werden.
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3 zeigt in einer Seitenansicht eine vorteilhafte Ausführungsform eines Messaufnehmers der Messstelle 9, die auf der oberen Wand der Auswurfeinrichtung 6 (Auswurfbogen 7) aufgebaut werden kann und durch eine Bohrung in dieser oberen Wand mit einem Messfenster 16 in die Auswurfeinrichtung 6 hineinreicht. Dieses Messfenster 16 (4) ist dazu in Bezug zur Förderrichtung 17 des Erntegutes in ein vorderes Aufnahmefenster 18 und ein hinteres Aufnahmefenster 19 unterteilt. Das vordere Aufnahmefenster 18 und das hintere Aufnahmefenster 19 des Messfensters 16 sind durch einen Steg 20 voneinander getrennt, wobei dieser Steg 20 die Funktion einer optischen Trennung erfüllt. Mit Blick auf 4 befinden sich beidseitig von dem Steg 20 die Sende- und Empfängerelemente der Messaufnehmer 21, die in der Einbaulage dazu eingerichtet sind, wellenförmige Signale auf das Erntegut abzugeben und den reflektierten Anteil dieser Signale wieder zu erfassen. Die Sendeelemente können dazu als LEDs ausgeführt sein, die breitbandiges Licht oder Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich als Dauerstrahlung oder in gepulster Weise auf das die Messstelle 9 passierende Erntegut aufbringen. Als Fotodioden ausgebildete Empfängerelemente sind ebenso dazu eingerichtet, den vom Erntegut reflektierten Anteil als breitbandiges Licht oder Licht mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich wieder aufzunehmen. Zur Abschottung des Messaufnehmer 21 ist ein gemeinsames Gehäuse 22 (3) vorgesehen. Die an den Messaufnehmern 21 der Messstelle 9 erfassten und an die Auswerte- und Steuerungseinrichtung übermittelten Signale können nun im Rahmen einer Kreuzkorrelation einem Vergleich unterzogen werden, ob die Signale einander ähneln oder gleichen, so dass die dabei ermittelte Zeitdifferenz ein Maß für die Geschwindigkeit des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung 6 bedeutet. Damit ist eine berührungslose Feststellung der Geschwindigkeit des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung 6 einer landwirtschaftlichen Erntemaschine 1 bereit gestellt. Neben der Geschwindigkeit des Erntegutes in der Auswurfeinrichtung 6 können auch noch weitere Erntegutparameter, wie beispielsweise die Feuchte berührungslos ermittelt werden. Beispielsweise durch die Verwendung von wellenförmigen Signalen im Infrarotbereich kann in an sich bekannter Weise die Feuchte von Erntegutpartikeln gemessen werden. Die gleichen Signale eignen sich vorteilhaft auch zur Feststellung der Geschwindigkeit durch die zumindest zwei Messaufnehmer 21, an denen das Erntegut während der Förderung durch die Auswurfeinrichtung 6 entlang geführt wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Messaufnehmer 21 der Messstelle 9 in einem gemeinsamen Gehäuse 22 unterzubringen, wobei die dem Erntegut zugewandten Abschnitte der Messaufnehmer 21 durch eine Glasscheibe von dem Erntegutstrom getrennt sind. Dabei kann es sein, dass die Glasscheibe als Doppelglasscheibe ausgeführt ist, so dass ein Austausch einer verschlissenen oder verkratzten Glasscheibe keinen Eingriff in das Gehäuse 22 der die Messaufnehmer 21 enthaltenden Messstelle 9 erforderlich macht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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