DE102018116237A1

DE102018116237A1 - Magnetsensor, insbesondere zur Verwendung an einer Häckselvorrichtung

Info

Publication number: DE102018116237A1
Application number: DE102018116237.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Müller; Hellmuth Christian
Original assignee: Turck Holding GmbH
Current assignee: Turck Holding GmbH
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement (8), insbesondere zur Verwendung an einem Feldhäcksler mit zumindest einem ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (9) aufweisenden Magnetanordnung und mit mindestens einer spulenlosen Messzelle (10, 11), die ein unmittelbar von der magnetischen Feldstärke am Ort der Messzelle (10, 11) abhängiges Sensorsignal (S₁, S₂) abgibt, wobei die Messzelle (10, 11) derart räumlich der Magnetanordnung zugeordnet ist, dass sich das Sensorsignal (S₁, S₂) bei einer Bewegung des Körpers (2) durch das Magnetfeld ändert und die spulenlose Messzelle in der Lage ist, ein statisches Magnetfeld zu messen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine oder mehrere Messzellen (10, 11) derart angeordnet sind, dass bei einem gegenüber der Magnetanordnung bzw. der Messzellen minimal beabstandeten Körper (2) oder maximal beabstandeten Körper (2) das Sensorsignal (S₁, S₂) ein Minimum aufweist, so dass das Sensorsignal (S_1, S₂) bei einem sich Entfernen des Körpers (2) von der Magnetanordnung bzw. den Messzellen oder bei einem sich Annähern des Körpers (2) an die Magnetanordnung oder die Messzellen ansteigt.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Sensorelement, insbesondere zur Erfassung eines Vorbeiflugs eines ein Magnetfeld beeinflussenden Körpers an einer Messzelle, mit der ein von einem Magneten erzeugtes Magnetfeld messbar ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein System mit einem derartigen Sensorelement, mit dem zumindest eine Eigenschaft einer umfangsversetzt auf einer Zylindermantelfläche angeordneten Schneidmesseranordnung ermittelbar ist, wobei die Schneidmesseranordnung insbesondere einer Häckseltrommel eines Feldhäckslers zugeordnet ist und wobei die Eigenschaft die Schärfe der Schneiden der Schneidmesser, die in Umfangsrichtung gemessene Länge der in der Zylindermantelfläche liegenden Stirnseite der Schneidmesser, ein radialer Abstand der Schneidmesser zu einer Gegenschneide und/oder der radiale Abstand einer Schärfeinrichtung zu den Schneidmessern ist. Es ist insbesondere vorgesehen, die Zeit des Vorbeiflugs der Stirnseite zu bestimmen.
Stand der Technik
Die DE 10 2011 005 317 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit dem der Schärfezustand von Häckselmessern während des Betriebes des Häckslers überwacht werden kann. Es werden mehrere bivalente induktive Sensoren verwendet, die mit einem definierten Abstand voneinander und zur Schneidmesserschneide auf einem die Häckseltrommel lagernden Gestell angeordnet sind. Aus den Ausgangssignalen der beiden Sensoren werden Spannungs-Zeit-Kurven gewonnen, aus denen der Abstand zwischen dem Rücken des Schneidmessers und der Schneide während des Vorbeiflugs des Schneidmessers am Sensorelement berechnet werden können. Ein Schärfeverlust des Häckselmessers geht mit einer Verrundung der Schneide einher, was zur Folge hat, dass sich der Abstand zwischen Rücken und Schneide verringert. Aus einer Veränderung dieses Abstandswertes können Rückschlüsse über den Schärfezustand der Schneidmesser gewonnen werden.
Aus der DE 10 2015 120 564 A1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung der Schärfe von Schneidkanten von Schneidmessern vorbekannt, bei der ein als Elektrode ausgebildeter Kontaktsensor in einen Stromkreis durch eine umlaufend angetriebene Häckseltrommel eingebunden ist, der abhängig davon, ob eines der Schneidmesser die Elektrode kontaktiert, geschlossen ist, um so die Schärfe der Schneidkanten zu ermitteln.
Eine Schleifeinrichtung für eine mit einer Anzahl an Schneidmessern versehene Häckseleinrichtung beschreibt die DE 10 2014 221 465 A1 . Ein Schleifstein wird bei einem Schleifvorgang mehrmals entlang der Schneidmesser hin- und her bewegt. Die die Schneidmesser aufweisende Häckseltrommel wird dabei in eine Rotation versetzt, in der sich die Häckseltrommel in Gegenrichtung zur normalen Häckselbetriebsrichtung dreht. Der Schleifstein ist an einer Schleifsteinhalterung befestigt und wird mittels einer Bewegungseinrichtung aus einer Ruhe- oder Parkposition seitlich neben der Häckseltrommel in eine Schleifbetriebsstellung gebracht, in der er über die verfahren wird.
Ein Feldhäcksler bzw. eine Erntekraftmaschine mit einer Schärfeinrichtung zum Nachschärfen der Schneidmesser einer Häckseltrommel werden darüber hinaus in den DE 10 2014 219 205 A1 und DE 10 2014 219 049 A1 beschrieben.
Weiter ist aus der DE 10 2014 218 408 ein System zur Erfassung der Schärfe einer Vielzahl von Schneidmessern bekannt, die um den Umfang einer zur Versetzung der Schneidmesser auf einer einer Gegenschneide benachbarten Bahn drehantreibbaren Häckseltrommel verteilt sind. Es ist ein Abstandssensor vorgesehen, mit dem die Breite des Spaltes zwischen der Gegenschneide und den Schneidkanten der rotierenden Schneidmesser bestimmt werden kann. Als Abstandssensor wird hier ein Flusssensor in Vorschlag gebracht, der eine Spule ist. Sensoranordnungen, bei denen zur Ermittlung des Abstandes von Schneidmessern und Gegenschneidmessern ein Flusssensor verwendet wird, sind auch bekannt aus den DE 10 2014 218 408 A1 , DE 10 2011 005 317 A1 und DE 29 43 828 . Bei dieser Art Sensoren wird ein Magnet, insbesondere Permanentmagnet verwendet, der von einer Sensorwicklung umgeben ist. Bewegt sich die Schneide, an der das Sensorelement tragenden Gegenschneide vorbei, so ändert sich der magnetische Fluss in der Sensorspule, so dass in der Sensorspule eine Spannung induziert wird. Diese Spannung wird zur Abstandsbestimmung verwendet.
Die DE 10 2009 047 584 A1 beschreibt einen optischen Sensor zur Messung des Abstandes zwischen Schneidmesser und Gegenschneide.
Die DE 198 12 271 A1 beschreibt einen Flusssensor, bestehend aus einem Permanentmagneten und einer an einer anderen Stelle angeordneten Induktionsspule. Auch hier wird die Änderung des magnetischen Flusses gemessen, die eine Spannung in der Induktionsspule induziert.
Eine ähnliche Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen Schneidmesser und Gegenschneide wird auch in der EP 0 072 016 A2 offenbart.
Die DE 10 2014 216 593 A1 beschreibt ein Bedienerassistenzsystem für eine Erntekraftmaschine insbesondere einen Feldhäcksler, bei dem Schleifvorgänge zum Schärfen von Schneidmessern einer Häckseleinrichtung oder das Einstellen eines Gegenschneidenabstandes halbautomatisiert durchgeführt werden können.
Eine Vorrichtung zur Verstellung der Position einer Gegenschneide gegenüber Schneidmessern einer Häckseleinrichtung beschreiben die DE 10 2013 201 633 B3 und die DE 10 2012 205 337 A1 , wobei eine digital arbeitende, elektronische Steuereinrichtung über einen Analog-Digitalwandler mit einem Anstandssensor verbunden ist, wobei der Abstandssensor mechanische Schwingungen der Gegenschneide erfassen kann.
Verfahren zum Feststellen der Schärfe von Schneidmessern sind darüber hinaus bekannt aus den DE 10 2014 218 408 A1 , EP 2 527 087 A1 , EP 1 023 827 A1 und DD 286736 A5 .
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Sensorelement anzugeben, mit dem insbesondere bei sich drehender Häckseltrommel, im Vorbeiflug des Schneidmessers vor dem Sensorelement die Abnutzung der Schneide des Schneidmessers ermittelt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Mittel anzugeben, um den Spalt zwischen Gegenschneide und Schneidmesser einer Häckseltrommel zu bestimmen und gegebenenfalls nachzuregeln. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Mittel anzugeben, um die Schneidmesser nach einem vorgegebenen Abnutzungsgrad automatisch, halbautomatisch oder manuell mittels einer Schärfeinrichtung zu schärfen.
Gelöst werden die vorgenannten Aufgaben durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen des Sensorelementes, des Systems, der Verwendung, des Verfahrens oder der Vorrichtung darstellen, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe sind.
Die Erfindung schlägt zunächst und im Wesentlichen ein Sensorelement vor, dass eine oder mehrere Messzellen in Form von Magnetmesszellen aufweist. Die mindestens eine Messzelle ist derart zumindest einem Magneten räumlich zugeordnet, dass sich das Sensorsignal der Messzelle bei einem Vorbeiflug eines ein Magnetfeld beeinflussenden Körpers ändert. Das Sensorelement ist gewissermaßen ein Näherungssensor zur quantitativen Erfassung eines sich Annäherns oder eines sich Entfernens eines ein Magnetfeld beeinflussenden Körpers. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein unbeeinflusster Magnet in seiner Umgebung ein unbeeinflusstes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld lässt sich grafisch durch vom Nordpol zum Südpol verlaufende Feldlinien darstellen. Wird in ein derartiges Magnetfeld ein magnetaktiver Körper, beispielsweise ein diamagnetischer, paramagnetischer, bevorzugt jedoch ferromagnetischer Körper gebracht, so wird der Verlauf des Magnetfeldes geändert. Die räumliche Erstreckung der Feldlinien, also das Feldlinienbild, ändert sich. Die Feldlinien ändern sich nicht nur am Ort des magnetisch aktiven Körpers, sondern im gesamten Raum um den Magneten. Mit der Magnetmesszelle lässt sich die Änderung des Magnetfeldes quantitativ bestimmen. Die Messzelle gibt einen Messwert, der nachfolgend auch als Sensorsignal bezeichnet wird, ab, welcher vom Betrag und/oder der Richtung der Feldlinien am Ort der Messzelle abhängt, wobei die Messzelle sowohl sensitiv gegenüber der magnetischen Feldstärke als auch gegenüber der Flussdichte sein kann. Wegen der in der Regel gekrümmten Feldlinien und des endlichen Flächeninhaltes einer Sensorfläche der Messzelle repräsentiert das Sensorsignal gewissermaßen einen am Ort der Messzelle gemittelten Wert des Magnetfeldes, wobei es ausreicht, wenn mit der Messzelle eine geeignete Komponente des Magnetfeldvektors gemessen wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei abwesendem, ein Magnetfeld beeinflussenden Körper, insbesondere eines Schneidmessers, die Messzelle einen minimalen Messwert abgibt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die ein oder mehreren Messzellen derart angeordnet sind, dass bei einem gegenüber der Magnetanordnung bzw. der Messzellen minimal beabstandeten Körper oder maximal beabstandeten Körper das Sensorsignal bezogen auf ein Ruhesignal der unbeeinflussten Messzelle ein Minimum aufweist, sodass das Sensorsignal bei einem sich Entfernen des Körpers von der Magnetanordnung bzw. den Messzellen oder bei einem sich Annähern des Körpers an die Magnetanordnung oder die Messzellen ansteigt. Es handelt sich hier um kein absolutes Minimum. Zum Beispiel kann ein 180 Grad gedrehter Magnet mit einem jetzt „negativen“ Feld die Messzelle unterhalb des Ruhesignals ansteuern. Die bevorzugten Hall-Sensoren haben ein Ruhesignal von etwa der halben Betriebsspannung. Letztere kann 5 Volt betragen. Bei einer Betriebsspannung von -5 V/+5 V oder 5 V mit einer Mittenspannung von 2,5 V lassen sich beide Polaritäten messen. Es werden insbesondere solche Messzellen verwendet, die eine Sensorfläche aufweisen und die ein Sensorsignal abgeben, das von dem durch die Sensorfläche hindurchtretenden magnetischen Fluss bestimmt ist. Die Messzellen sind derart angeordnet, dass bei einer bestimmten räumlichen Anordnung des Körpers gegenüber dem Sensorelement der durch die Sensorfläche hindurchtretende magnetische Fluss minimiert ist. Die Feldlinien des Magnetfeldes verlaufen dann im Wesentlichen tangential zur Sensorfläche. Bei dem zum Sensorelement gehörenden Magneten handelt es sich bevorzugt um einen Permanentmagneten. Es kann sich aber auch um einen Elektromagneten handeln. Es kann sich um einen Einzelmagneten handeln. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Magnetanordnung zwei oder mehrere Magneten aufweist. Die Magnete können voneinander beabstandet sein. Sie können antiparallel oder parallel zueinander verlaufende Polachsen aufweisen. Das Sensorelement kann eine Messzelle, bevorzugt aber mehrere und besonders bevorzugt zwei Messzellen aufweisen. Die zwei Messzellen sind voneinander beabstandet, wobei die Abstandsrichtung bei der Verwendung des Sensorelementes an einer Häckseltrommel in der Umfangsrichtung der Häckseltrommel liegt. Die Messzelle besitzt bevorzugt eine Sensorfläche, die eine ebene Fläche ist. das Sensorsignal wird von dem Betrag der magnetischen Feldstärke und dessen Richtung am Ort der Sensorfläche beeinflusst. Die Messzelle besitzt eine sensitive Richtung, die je nach Bauart der Messzelle in der Flächennormalen der Sensorfläche liegt oder in der Sensorfläche selbst. Es handelt sich bevorzugt um eine spulenlose Messzelle, bei der das Sensorsignal von dem Skalarprodukt zwischen der sensitiven Richtung, also beispielsweise der Flächennormalen der Sensorfläche, und der Richtung der Feldlinien, beispielsweise der magnetischen Feldstärke, abhängt. Die insbesondere mehreren Messzellen sind bevorzugt derart angeordnet, dass bei einem gegenüber der Magnetanordnung oder der Messzellen minimal beabstandeten Körper, beispielsweise Schneidmesser, das Sensorsignal ein Minimum aufweist, dass das Sensorsignal bei einem sich Entfernen des Körpers von der Magnetanordnung bzw. der Messzellen ansteigt. Wenn die Feldlinien des vom Magneten erzeugten magnetischen Feldes in der unmittelbaren Nachbarschaft zur Sensorfläche im Wesentlichen tangential zur Sensorfläche verlaufen, gibt die Messzelle ein minimales Sensorsignal ab. Es ist aber auch möglich, die Messzellen derart anzuordnen, dass bei einem gegenüber der Magnetanordnung oder den Messzellen maximal beabstandeten Körper, insbesondere Schneidmesser, das Sensorsignal ein Minimum aufweist, so dass das Sensorsignal bei einem sich Annähern des Körpers an die Magnetanordnung bzw. Messzellen ansteigt. Das erfindungsgemäße Sensorelement kann zumindest einen Magneten und zumindest einen Messzelle, bevorzugt mehrere Messzellen, aufweisen, wobei die Anordnung so gewählt ist, dass das Sensorelement auf einen Nulldurchgang justierbar ist. Hierzu bildet der Magnet bevorzugt ein symmetrisches Magnetfeld aus. Der Sensor kann in einem rohrförmigen Gehäuse, beispielsweise einem magnetischen oder aus Metall, insbesondere Eisen, bestehenden Rohr angeordnet sein. In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist das Gehäuse aus einem nicht ferritischen Material gefertigt und besteht beispielsweise aus Kunststoff, Keramik oder aus Edelstahl, wobei Edelstahl bei rauhen Umgebungsbedingungen bevorzugt wird. Solange der Arbeitspunkt der mindestens einen Messzelle bei einer Null-Aussteuerung liegt, wirken sich Feldschwankungen an der Messzelle sehr gering aus. Feldschwankungen können beispielsweise durch eine Alterung des Magneten, durch ferritische Materialien in der Umgebung, durch temperaturbedingte Lageänderungen der Messzelle und/oder durch angelagerten Schleifstaub, der bei der Anwendung des Sensors zur Schärfeermittlung beim Nachschärfen der Schneiden entstehen kann, hervorgerufen werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Gehäuse topfförmig ist. Das Gehäuse kann eine Symmetrieachse aufweisen. In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Polachse des Magneten in der Symmetrieachse. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Magnet die Form eines Quaders aufweist, wobei die Messzellen an sich gegenüberliegenden Breitseiten des quaderförmigen Magneten befestigt sind. Die Breitseitenflächen, an denen die Messzellen befestigt sind, besitzen bevorzugt eine Flächennormale, die senkrecht zur Polachse verläuft. Bevorzugt sind im Gehäuse zwei Messzellen angeordnet. Es reicht jedoch aus, wenn lediglich eine Messzelle im Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse kann in einer Öffnung einer Flanschbrille stecken, mit der das Gehäuse an einem Träger befestigt werden kann. Das Gehäuse kann aber auch direkt in eine Befestigungsbohrung beispielsweise einer Gegenschneide eingesetzt werden. Die Gegenschneide kann aber auch eine Ausnehmung aufweisen, deren Grundriss dem Grundriss der Flanschbrille entspricht. Die Flanschbrille besitzt zwei Befestigungsaugen, durch die Befestigungsschrauben hindurchgeschraubt werden können, mit denen die Sensoranordnung befestigbar ist. Es können Messzellen verwendet werden, die ein von der magnetischen Feldstärke am Ort der Messzelle abhängiges Signal liefern. Da die Messzellen allgemein eine endliche Sensorfläche aufweisen, repräsentiert das Messsignal aber gewissermaßen auch einen Wert eines magnetischen Flusses. Es können Justiermittel vorgesehen sein, mit denen die räumliche Lage der Messzelle gegenüber dem Magneten derart verstellt werden kann, dass der durch die Sensorflächen hindurchtretende magnetische Fluss bei einem minimalen Abstand des Körpers, insbesondere des Schneidmessers oder bei einem maximalen Abstand minimiert ist. Die Justierung kann derart vorgenommen werden, dass die magnetische Feldstärke bzw. der magnetische Fluss durch die Sensorfläche ansteigt oder abnimmt, wenn sich der Körper, insbesondere das Schneidmesser, der Messzelle annähert. Beim Vorbeischweben des Körpers, insbesondere des Schneidmessers, am Sensorelement bzw. an der Messzelle kann die durch die Sensorfläche hindurchtretende die magnetische Feldstärke bzw. der magnetische Fluss ein Maximum oder ein Minimum erreichen. Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Sensorelement wird eine hohe Abtastrate erreicht, indem die magnetische Feldstärke bzw. der magnetische Fluss durch die Sensorfläche entweder in Abwesenheit des ein Magnetfeld beeinflussenden Körpers oder in dessen Anwesenheit minimiert ist. Es wird die Empfindlichkeit gegenüber Sensorelementen des Standes der Technik erhöht, so dass während des Vorbeifluges eines Schneidmessers am Sensorelement die Zeiten des Passierens der Schneide und des Rückens mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden können, um eine Abnutzung der Schneide erkennen zu können. Aus der Zeitdifferenz zwischen Vorbeiflug der Schneide und Vorbeiflug des Rückens lässt sich mit Hilfe der Winkelgeschwindigkeit, der Häckseltrommel und deren Radius der in Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen Schneide und Rücken ermitteln. Da die Umfangsgeschwindigkeit Änderungen unterliegt, wird bevorzugt eine zweite Messzelle verwendet, die gegenüber der ersten Messzelle in Umfangsrichtung beabstandet ist. Aus der Zeitdifferenz zwischen Passieren entweder der Schneide oder des Rückens an den beiden Messzellen kann die Winkelgeschwindigkeit der Häckseltrommel ermittelt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden der mindestens eine Magnet, insbesondere Permanentmagnet und die beiden Messzellen von einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einer Trägerplatte in Form einer Leiterplatte, getragen. An der Leiterplatte können die oben erwähnten Justierelemente vorgesehen sein, mit denen die Relativlage der jeweiligen Messzelle gegenüber dem mindestens einen Magneten eingestellt werden kann. Die beiden Messzellen sind insbesondere symmetrisch bezogen auf die Polachse des mindestens einen Magneten angeordnet. Die Sensorflächen der Messzellen können in einer gemeinsamen Ebene liegen. Sie können aber auch in Parallelebenen liegen oder winkelversetzt zueinander angeordnet sein. In einer Variante erstrecken sich die Sensorflächen in einer Ebene, die senkrecht von der Polachse des Magneten durchdrungen wird. In einer anderen Variante verlaufen die Flächennormalen zu den Sensorflächen senkrecht zur Polachse des Magneten. Ein bevorzugtes Sensorelement besitzt erfindungsgemäß zwei Messzellen, die einem gemeinsamen Magneten zugeordnet sind, wobei bevorzugt nur ein Magnet vorgesehen ist. Es ist aber auch vorgesehen, dass eine Messzelle mit zwei oder mehreren Magneten zusammenwirkt. Auch hier kann die Messzelle so angeordnet sein, dass in einem von zwei Betriebszuständen das von der Messzelle abgegebene Signal minimal ist, wobei die beiden Betriebszustände durch einen minimalen oder maximalen Abstand des Schneidmessers zur Messzelle gekennzeichnet sind. Die Messzelle wird bevorzugt von einem Hall-Sensor ausgebildet. Es ist jedoch auch vorgesehen, dass andere, einen galvanomagnetischen Effekt nutzende Sensoren verwendet werden. Vorgesehen ist darüber hinaus auch, dass Messzellen verwendet werden, die nach dem magnetoresistiven Effekt oder magnetooptischen Effekt arbeiten. Es kann sich insbesondere um einen AMR-Sensor, einen GMR-Sensor oder einen TMR-Sensor handeln. Es wird als vorteilhaft angesehen, dass das Sensor-element einen Magneten aufweist, der permanent ein magnetisches Feld erzeugt, dessen räumliche Ausdehnung von dem Körper, insbesondere dem Schneidmesser, beeinflusst wird, wobei der Körper bevorzugt ein ferromagnetischer Körper ist. Bei der Messzelle kann es sich um ein hochintegriertes Magnetfeldmessgerät der vorgenannten Art handeln, welches in einem insbesondere aus Kunststoff bestehenden Gehäuse integriert ist und elektrische Anschlüsse aufweist. Innerhalb des Gehäuses kann sich darüber hinaus eine Auswerteeinrichtung befinden. Die Messzelle kann auch eine Messbrücke aufweisen, so dass innerhalb der Messzelle eine Vielzahl von Messelementen angeordnet ist, die jeweils nach einem der oben genannten Verfahren arbeiten können. Es kann sich um handelsübliche Magnetfeldsensoren handeln, die insbesondere spulenlos realisiert sind, also in der Lage sind, ein statisches Magnetfeld zu messen. Das oben beschriebene Nullsignalverfahren, bei dem bei einer bestimmten Position des Schneidmessers die Feldlinien im Wesentlichen tangential zur sensitiven Richtung verlaufen, entspricht einer maximalen Entdämpfung. Das System aus einer Vielzahl von Schneidmessern hat eine dynamische Position, die eine der Anzahl der Schneidmesser entsprechende Anzahl von Minimalsignalen in der Messzelle erzeugt. Eine vollständige Abwesenheit der Schneide gegenüber der Messzelle tritt nicht auf, da die Schneiden auf der Umfangsfläche der Häckseltrommel nur wenige Zentimeter, bspw. 5 cm bis 20 cm voneinander beabstandet sind. Aus Gründen einer Hysterese kann es vorteilhaft sein, die Abstimmung der Lage der Messzellen derart vorzunehmen, dass in einer Betriebsstellung des Schneidmessers, insbesondere dessen maximale Entfernung von der Messzelle, das Messsignal nur einen kleinen, jedoch von Null verschiedenen Wert besitzt. Die Messabstände zwischen Messzelle und Körper, also insbesondere ferromagnetisches Schneidmesser, liegen im Bereich zwischen 0,2mm - 4 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm. Die Häckseltrommel kann einen Durchmesser von ca. 20 cm - 80 cm, typischerweise 60 cm aufweisen, auf der in einer starren Anordnung die sich in einem Winkel schräg zur Achse verlaufenden Schneidmesser angeordnet sind. Das Sensorsignal einer einzelnen Messzelle oder die Sensorsignale von mehreren Messzellen, insbesondere zwei Messzellen, werden bevorzugt von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet. Die Auswerteeinrichtung kann von einem Digitalrechner ausgebildet sein. Bevorzugt weist die Auswerteeinrichtung jedoch einen Analogrechner auf. Der Analogrechner kann einen Analogintegrator aufweisen, der das Sensorsignal, die Sensorsignale oder eine Summe oder Differenz der Sensorsignale integriert. Das Eingangssignal des Integrators kann ein Summensignal aus einem Sensorsignal und einem invertierten Sensorsignal sein. Vor der Summenbildung können die Sensorsignale aber auch in der im Folgenden beschriebenen Weise modifiziert werden. Bei den Eingangssignalen des Analogrechners, insbesondere des Integrators, kann es sich um normierte Pegel der Ausgangssignale der Messzellen handeln. Durch die Normierung werden Effekte unterdrückt, die auf einen sich ändernden radialen Abstand zwischen Sensorelement und Körper bzw. Schneidmesser zurückzuführen sind. Des Weiteren werden aus den analogen Ausgangswerten der Messzellen getriggerte Rechtecksignale geformt. Das Sensorausgangssignal des Sensorelementes wird bevorzugt dazu verwendet, einen kritischen Zustand eines oder mehrerer Schneidmesser eines Häckselwerks an einem Feldhäcksler anzuzeigen. Das Sensorausgangssignal wird darüber hinaus verwendet, um den Häckselvorgang automatisch oder halbautomatisch, gegebenenfalls auch manuell, zu unterbrechen, um bei einer sich drehenden Häckseltrommel den Schärfungsvorgang einzuleiten, bei dem eine Schleifsteinanordnung über die sich in einer Zylindermantelfläche drehenden Schneidmesser gebracht wird, um die Schneiden der Schneidmesser nachzuschärfen. Indem der magnetische Fluss entweder bei Abwesenheit oder der Anwesenheit des insbesondere ferromagnetischen Körpers minimiert ist, verwendet die Erfindung ein Nullpunktverfahren, bei dem bei nahem oder entferntem Körper die Feldlinien des magnetischen Feldes des Magneten tangential zur Sensorfläche verlaufen. Eine räumliche Änderung des Magnetfeldes durch eine räumliche Verlagerung des Körpers hat dann zur Folge, dass Feldlinien durch die Sensorflächen hindurchtreten. Der magnetische Fluss durch die Sensorfläche steigt an. Erfindungsgemäß wird ein daraus resultierendes Spannungssignal der mindestens einen Messzelle verwendet. Bei dem Vorbeiflug des Schneidmessers am Sensorelement wird aus der Amplitude und der Dauer des erzeugten Signales der Zustand der Schneide ermittelt. Die Amplitude kann als grobes Maß für die Entfernung zwischen Messzelle und Schneidmesser genutzt werden. Hierdurch können bspw. der Spalt zwischen Schneidmesser und Gegenschneide bei der Auswertung berücksichtigt werden. Bevorzugt wird von der Auswerteeinrichtung nicht unmittelbar die Amplitude gemessen, sondern ein Triggerlevel für die Zeitmessung des Vorbeifluges des Schneidmessers genutzt. Bei der Verwendung von zwei umfangsversetzt angeordneten Messzellen entsteht somit gewissermaßen ein phasenversetztes Signal. Der Triggerlevel liegt bevorzugt im Bereich zwischen 30% und 80% der maximalen Amplitude. Er kann aber auch im Bereich zwischen 40% bis 60% der maximalen Amplitude liegen. Das Triggersignal wird bevorzugt von der ansteigenden Flanke erzeugt. Der Schwellwert kann aber auch zwischen 45% und 55% liegen. Bei der Verwendung von zwei Messzellen wird bevorzugt ein Differenzverfahren angewendet. Es lassen sich Längenänderungen in Bewegungsrichtung des Körpers gegenüber dem Sensorelement von weniger als 1 mm ermitteln, wobei die Häckseltrommel mit einer Trommelumfangsgeschwindigkeit von 20 bis 40 m/s dreht. Die Anzahl der Schneidmesser kann zwischen 6 und 24 liegen. Die Messzelle hat bevorzugt eine Abtastfrequenz von 0 bis 100 kHz, insbesondere von ca. 50 kHz bis 100 kHz. Anders als beim Stand der Technik wird statt eines induktiven oder induktiv-dauermagnetischen Schalters ein rein magnetischer Schalter verwendet. Dies ermöglicht eine echte und wirkliche nützliche Auflösung von z.B. 200 kHz. Die hohe Abtastrate, die beispielsweise auch im Bereich zwischen 30 kHz und 100 kHz oder 50 kHz und 200 kHz liegen kann, bringt eine höhere Auflösung als beim Stand der Technik. Die analoge Messzelle kann insbesondere das analoge Eingangssignal eines Analog-DigitalWandlers liefern, der ein digitales Ausgangssignal erzeugt. Anders als bei dem eingangs zitierten Stand der Technik, von dem ein Flusssensor offenbart wird, der einen Permanentmagneten und eine Induktionsspule aufweist, so dass eine zeitliche Änderung des magnetischen Flusses eine Spannung induziert und diese gemessen wird, wird mit dem erfindungsgemäßen Sensorelement ein Absolutwert bzw. ein unmittelbarer Wert des Magnetfeldes, also gewissermaßen ein statischer Wert gemessen. Während mit den magnetischen Flusssensoren des Standes der Technik nur die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses bestimmt werden kann, kann mit dem erfindungsgemäßen Sensorelement ein dem magnetischen Feld oder dem magnetischen Fluss proportionaler Wert gemessen werden. Mit dem Sensorelement kann ein Wert eines ersten magnetischen Flusses, der zu einer ersten Zeit durch das Sensorelement hindurchtritt von einem Wert eines zweiten magnetischen Flusses unterschieden werden, der zu einer zweiten Zeit durch das Sensorelement hindurchtritt, wobei die Änderungsgeschwindigkeit, also die zeitliche Ableitung des Magnetfeldes bzw. des magnetischen Flusses keine Auswirkung auf die Werte besitzt. Die Erfindung betrifft somit insbesondere die Verwendung eines Sensorelements an einer Häckselvorrichtung, das in der Lage ist, den (statischen) Wert eines Magnetfeldes/magnetischen Flusses oder einer magnetischen Flussdichte zu bestimmen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Sensorelement eine ringsum begrenzte Sensorfläche aufweist und in der Lage ist, einen statischen magnetischen Fluss durch diese Fläche zu bestimmen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch eine um eine Achse 4 drehantreibbare Häckseltrommel 3;
2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in 1, darstellend eine erste Anordnung eines Sensorelementes 8;
3 eine Darstellung gemäß 2 mit einer zweiten Anordnung eines Sensorelementes 8;
4 schematisch ein erfindungsgemäßes Sensorelement 8 mit einem Magneten 9, zwei Messzellen 10, 11, wobei das Magnetfeld im Wesentlichen nicht von einem metallischen, insbesondere ferromagnetischen Körper oder einem ferritischen Keramikkörper beeinflusst ist;
5 vergrößert die in der 4 dargestellte Messzelle 10 und einer darin verlaufenden Feldlinie 13, wobei hier eine Messzelle 10 mit einer Sensorfläche 12 mit einer sensitiven Richtung R dargestellt ist, die senkrecht zur Sensorfläche 12 empfindlich ist, bspw. einer Hall- bzw. AMR-Feldplatte;
6 eine Darstellung gemäß 4, jedoch mit einer Schneide 2, die in das vom Magnetfeld 9 erzeugte Magnetfeld eingetreten ist, so dass sich die Feldlinien 13 verformt haben;
7 eine Darstellung gemäß 5, mit den Feldlinien gemäß 6;
8 eine Darstellung gemäß 4 mit einer alternativen Anordnung der Messzellen 10, 11;
9 eine weitere alternative Anordnung einer Messzelle 10 in einem von zwei Magneten 9, 9' oder einem Ringmagneten erzeugten Magnetfeld;
10 eine weitere alternative Anordnung einer Messzelle 10 in einem von zwei Magneten in Schnittdarstellung erzeugten Magnetfeld;
11 eine weitere alternative Anordnung, bei der die Messzelle 10 im Inneren eines Ringmagneten angeordnet ist;
12 einen Querschnitt durch ein Schneidmesser 2 mit einer scharfen Schneide 5;
13 eine Darstellung gemäß 12, jedoch mit einer hier als Verrundung dargestellten abgenutzten Schneide 5;
14 schematisch den Intensitätsverlauf eines Sensorsignales S₁ , S₂ , das von einer Messzelle 10, 11 abgegeben wird, wobei gestrichelt der Signalverlauf bei scharfer Schneide und durchgezogen der Signalverlauf bei abgenutzter Schneide 5 dargestellt ist;
15a der zeitliche Verlauf getriggerter Sensorsignale S₁ , S₂ beim Vorbeiflug eines Schneidmessers 2;
15b eine Darstellung gemäß 15a, jedoch mit normierten Sensorsignalen;
16 schematisch eine einen Analogintegrator aufweisende Auswerteeinrichtung 15 mit nachgeschalteter Regeleinrichtung 20;
17 schematisch das Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung 15 eines sich über die Zeit t abnutzenden Messers,
18 schematisch die räumliche Anordnung der Messzellen 10, 11 und des Magneten 9 auf einer Trägerplatte 14,
19 ein weiteres Beispiel einer Auswerteschaltung,
20 Beispiele von zeitlichen Verläufen des Sensorsignals,
21 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines in einem Gehäuse angeordneten Sensorelementes 8,
22 den Schnitt gemäß der Linie XXII-XXII in 21,
23 eine Explosionsdarstellung der in den 21 und 22 dargestellten Anordnung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Anhand der Ausführungsbeispiele wird die Verwendung und die Funktionsweise sowie der konstruktive Aufbau eines Sensorelementes 8 beschrieben, wie es an einem Feldhäcksler verwendet werden kann, um beim laufenden Betrieb, also bei sich drehender Häckseltrommel 3 permanent die Schärfte der Schneide 5 der Schneidmesser 2 zu überwachen. Eine Auswerteeinrichtung 15 erzeugt ein Ausgangssignal, welches automatisch, halbautomatisch oder manuell zu einer Nachschärfung der Schneidmesser 2 führen kann. Beim Nachschärfen wird bei leerdrehender Häckseltrommel 3 eine Schärfeinrichtung 18, bspw. ein Schleifstein, in abrasiven Kontakt zu den Schneidmessern 2 gebracht, so dass einhergehend mit einer Verkürzung der Strecke zwischen Rücken 7 und Schneide 5 die durch Abnutzung verrundete Schneide 5 geschärft wird.
Die 1 bis 3 zeigen schematisch eine Häckseltrommel 3, wie sie an einem Feldhäcksler verwendet wird, wie er in der DE 10 2014 218 408 A1 oder in der EP 2 527 087 A beschrieben ist. Auf der Umfangsfläche der Häckseltrommel 3, die um eine maschinenfeste Drehachse 4 drehangetrieben werden kann, befinden sich sechs bis vierundzwanzig Schneidmesser 2, die eine sich im Wesentlichen in Achsrichtung erstreckende Schneide 5 aufweisen, wobei die Schneide 5 zur Erzeugung eines entlang der Schneide einer Gegenschneide 1 wandernden Berührungspunktes auch geneigt zur Achse 4 verlaufen kann.
Das mit Gestell bezeichnete Gehäuse des Häckselwerks trägt darüber hinaus die Gegenschneide 1 und ein Sensorelement 8. Die Gegenschneide 1 fest am Gestell befestigt. Sie kann jedoch gegenüber der Achse 4 in Radialrichtung verstellt werden. Während bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Sensorelement 8 an einer anderen Stelle als die Gegenschneide 1 angeordnet ist, ist bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das Sensorelement 8 an einem Träger 19 befestigt, der die Gegenschneide 1 trägt. Wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Gegenschneide 1 gegenüber der Achse 4 verstellt, wird auch das Sensorelement 8 mit verstellt. Mit dem in der 18 schematisch dargestellten Sensorelement 8 kann der Spaltabstand zwischen der Schneidkante 6 der Gegenschneide 1 und der Schneide 5 des Schneidmessers 2 ermittelt werden. Zusätzlich ist ein optionales weiteres Sensorelement 8 vorgesehen, welches fest an einer Schärfeinrichtung 18 befestigt ist, um so den radialen Abstand der Schärfeinrichtung zu den Schneiden 5 der Schneidmesser 2 zu ermitteln.
Die 12 und 13 zeigen schematisch ein in der Drehebene geschnittenes Schneidmesser 2, wobei die 12 ein scharfes Schneidmesser 2 zeigt, bei dem der Abstand 1 zwischen Rücken 7 des Schneidmessers 2 und Schneide 5 des Schneidmessers 2 größer ist als der Abstand 1' in 13, welche ein stumpfes Schneidmesser 2 zeigt. Hier ist die Schneide 5 als Folge einer Abnutzung verrundet. Zum Schärfen der Schneidmesser 2 wird von einer in der Umlauffläche der Häckseltrommel 3 liegenden Stirnfläche 16 jedes Schneidmessers 2 Material abgetragen, so dass sich der radiale Abstand zwischen Schneide 5 des Schneidmessers 2 und Schneidkante 6 der Gegenschneide 1 vergrößert. Hierzu wird eine Schärfeinrichtung 18, beispielsweise ein Schleifstein, verwendet, der sich bei leerdrehender Trommel in Achsrichtung (in 1 von links nach rechts) hin und her bewegt. Die Schärfeinrichtung 18 kann in Radialrichtung bezogen auf die Drehachse 4 zugestellt werden. Dabei dreht sich die Häckseltrommel 3 in der Häckselbetriebsrichtung oder entgegengesetzt zur Häckselbetriebsrichtung.
Um den Zeitpunkt zu ermitteln, wann ein abgenutztes Schneidmesser 2 nachzuschärfen ist, wird mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung permanent der sich ändernde Abstand 1 zwischen Rücken 7 und Schneide 5 der Schneidmesser 2 gemessen, bis dieser Abstand einen Grenzwert 1' unterschreitet. Ist dies der Fall, wird automatisch, halbautomatisch oder manuell die Schärfeinrichtung 18 in Betrieb gesetzt, wobei die Häckseltrommel drehangetrieben werden kann. Mit dem Sensorelement 8' kann die radiale Lage der Schärfeinrichtung 18 gegenüber der Stirnfläche 16 der Schneidmesser 2 ermittelt werden. Mit dem Sensorelement 8 kann zudem die Zunahme der Schärfe der Schneide 5 beobachtet werden. Der Schärfprozess kann beendet werden, wenn mittels des Sensorelementes 8 eine ausreichende Schärfe erkannt wird.
Mit der in der 3 dargestellten Anordnung des Sensorelementes 8 kann darüber hinaus auch die Gegenschneide 1 in eine definierte Spaltabstandsstellung zum Schneidmesser 2 gebracht werden.
Die Sensoranordnung weist ein Sensorelement 8 auf, das in den 4 bis 11, aber auch in der 18 im Wesentlichen schematisch dargestellt ist.
Das Sensorelement 8 besitzt zumindest einen Permanentmagneten 9, der eine Polachse 17 ausbildet. Die Polachse 17 verläuft im Wesentlichen in Radialrichtung auf die Drehachse 4 zu. Das Sensorelement 8 besitzt bevorzugt zwei Messzellen 10, 11, die jeweils eine Sensorfläche 12 aufweisen. Bei der Sensorfläche 12 kann es sich um ein ebenes Flächenelement handeln. Es kann einen definierten Flächeninhalt besitzen. Die Messzelle 10, 11 ist in der Lage, ein Sensorsignal S₁ , S₂ abzugeben, welches bevorzugt proportional zur magnetischen Feldstärke bzw. zum magnetischen Fluss durch die Sensorfläche 12 ist. Die Messzelle 10,11 kann ein handelsüblicher Hall-Sensor sein. Es ist aber auch vorgesehen, anderweitige magnetfeldsensitive Sensoren zu verwenden. Es ist insbesondere ein spulenfreier Magnetfeldsensor, der in der Lage ist, ein Sensorsignal S₁ , S₂ abzugeben, das die Größe eines statischen Magnetfeldes repräsentiert. Die sensitive Richtung R verläuft hier in Richtung der Flächennormalen der Sensorfläche 12. Bei anderen Sensoren kann die sensitive Richtung R auch in der Sensorfläche 12 liegen.
Die 4 bis 11 zeigen Ausführungsbeispiele der räumlichen Anordnung der Messzellen 10, 11 in Bezug auf das durch Feldlinien 13 dargestellte vom Magneten 9 erzeugten Magnetfeldes. Der mindestens eine Magnet 9 kann ein Neodym-Magnet sein. Die Messzellen 10, 11 sind derart angeordnet, dass in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Sensorflächen 12 die Feldlinien 13 tangential zu den Sensorflächen 12 verlaufen. Der magnetische Fluss durch die Sensorfläche 12 ist dadurch bei ungestörtem Magnetfeld minimal. Die Messzellen 10, 11 sind bezogen auf die Polachse 17 des Magneten 9 symmetrisch angeordnet. Bei den in der 4 dargestellten Ausführungsbeispielen liegen die Sensorflächen 12 in einer gemeinsamen Ebene, wobei die Ebene senkrecht zur Polachse 17 des Magneten 9 verläuft. Die Sensorflächen 12 liegen vor Kopf des Magneten 9.
Die 5 und 7, die die Feldlinien 13 in Bezug auf die Orientierung der Sensorfläche 12 der Messzelle 10 im nicht beeinflussten Zustand (5) und im beeinflussten Zustand (7) zeigen, stellen eine Hall- bzw. AMR-Feldplatte dar, bei der die empfindliche Richtung senkrecht zur Sensorfläche bzw. Schichtebene verläuft. Daneben gibt es aber auch Messzellen, wie eine AMR-Permalloy sowie GMR- oder TMR-Messzellen, bei denen die empfindliche Richtung in der Sensorfläche bzw. Schichtebene liegt. Auch derartige Sensoren werden von dem erfindungsgemäßen Magnetfeldsensor verwendet.
Bei dem in der 8 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Messzellen 10, 11 ebenfalls außerhalb des Körpers des Magneten 9. Die Flächennormalen der Sensorflächen 12 der Messzellen 10, 11 verlaufen hier senkrecht zur Polachse 17 des Magneten 9. Die Messzellen 10, 11 liegen im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Polflächen des Magneten 9.
Wird ein ferromagnetischer Körper 2, bspw. eines der mehreren beweglichen Schneidmesser 2 der Trommel 3 in das Magnetfeld des Magneten 9 gebracht, so wird das Magnetfeld verzerrt, was in der 6 durch eine Lageveränderung der Feldlinien 13 dargestellt ist. Die Feldlinien 13 schneiden hier die Sensorfläche 12, so dass sich der magnetische Fluss durch die Sensorfläche 12 vergrößert hat. Während die Messzelle 10 in einer Anordnung des unbeeinflussten Magnetfeldes, bei entferntem Schneidmesser, wie es die 4 und 5 zeigen, ein minimales Sensorsignal abgibt, erzeugt die Messzelle 10 bei einem verzerrten Magnetfeld als Folge einer Annäherung des Schneidmessers 2 ein höheres Sensorsignal.
Die 9 zeigt eine alternative Magnetanordnung mit zwei Magneten 9, 9', deren Polachsen parallel zueinander verlaufen. Die Magnete 9, 9' sind gleichgerichtet gepolt. Es ist nur eine Messzelle 10 dargestellt, bei der die Feldlinien 13 tangential zur Sensorfläche 12 verlaufen. Es ist aber auch möglich, hier weitere Messzellen vorzusehen.
Bei dem in der 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden parallel zueinander ausgerichteten Magnete in entgegengesetzter Richtung gepolt. Auch hier ist eine Messzelle 10 dargestellt, bei der die Feldlinie 13 tangential zur Sensorfläche 12 verläuft. Auch hier können weitere Messzellen 11 vorgesehen sein.
Die 11 zeigt einen ringförmigen Magneten mit im Ringinnenraum angeordneter Messzelle 10. Auch hier können weitere Messzellen vorgesehen sein.
Die 14 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf eines Sensorsignales beim Vorbeiflug eines Schneidmessers 2. Das Sensorsignal wird auf einen Wert getriggert, der etwa bei 50% der Maximalamplitude liegt. Dies ist durch die strichpunktierte Linie in der 14 dargestellt. Die gestrichelte Intensitätskurve zeigt den zeitlichen Verlauf beim Durchflug eines Schneidmessers 2 mit scharfer Schneide 5 (12). Die durchgezogene Linie zeigt den zeitlichen Verlauf der Intensität beim Durchflug eines Schneidmessers mit abgenutzter Schneide 5 (13). Die diesbezüglichen Signallängen t_2' für das scharfe Schneidmesser 2 und t₂ für das verschlissene Schneidmesser 2 unterscheiden sich demzufolge in ihrer Länge. Mit t₁ und t₂ sind die Vorbeiflugzeiten der abgenutzten Schneide 5 an der Messzelle 10 oder der Messzelle 11 bezeichnet. Mit t_1' , t_2' sind die Vorbeiflugzeiten der scharfen Schneide an den Messzellen 10, 11 bezeichnet. Die Signale S1, S2 bezeichnen die unmittelbar von den Messzellen 10, 11 abgegebenen Sensorsignale. Die Signale S1', S2' bezeichnen die getriggerten und gegebenenfalls normierten Signale.
Die beiden Messzellen 10, 11 sind derart am Gestell angeordnet, dass die Messzellen 10, 11 in Drehrichtung der Trommel 3 hintereinander angeordnet sind, so dass die getriggerten Signale S1', S2' einen zeitlichen Versatz t₃ haben, wie es die 15a zeigt. Mit t₃ ist eine Phasenverschiebung bezeichnet, die von der Trommeldrehzahl und von dem Umfangsabstand der beiden Messzellen 10, 11 abhängt. Aus diesem Zeitversatz t₁ lassen sich Rückschlüsse auf die Drehzahl der Trommel 3 ziehen. Die Zeiten t₁ , t_1' ; t₂ , t_2' sind jeweils ein Maß für den Abstand 1, 1' zwischen Rücken 7 und Schneide 5 des Schneidmessers 2.
Die 15a zeigt den zeitlichen Verlauf und die zeitliche Phasenlage der getriggerten Signale S_1' , S_2' .
Die 15b zeigt Signale mit einer normierten Signalhöhe eines scharfen Schneidmessers. Die Fläche F₁ ist das zeitliche Integral über das normierte und getriggerte Signal S_1'. Die Fläche F₂ ist das zeitliche Integral über das getriggerte Signal S_2'. Die Fläche F₃ ist das integrierte Signal des normierten und getriggerten Signales S1', wobei die Integration nur über die Zeit t₃ , also die Zeit der Phasenverschiebung, vorgenommen ist. Es handelt sich hier somit um das Integral des Signals S₃ . Die Normierung ist derart vorgenommen worden, dass der Betrag der Fläche F₂ bei einer scharfen Schneide 5 geringfügig größer ist, als die Fläche F₃ . Die Signalhöhennormierung wird unmittelbar nach der Schärfung vorgenommen. Bei den weiteren Messungen bleiben die Signalhöhen dann auf dem normierten Niveau. Bei einer Drehzahländerung ändern sich die Flächen F₂ und F₃ derart, dass sie im gleichen Verhältnis zunehmen oder abnehmen. Während die Fläche F₁ ausschließlich von der Drehzahl der Trommel abhängt, also vom Wert t₃ , hängt die Fläche F₂ zusätzlich von dem Verschleiß der Schneide 5, also dem Abstand 1, 1' bzw. der Zeit t_2' ab.
Die 16 zeigt schematisch eine Auswerteeinrichtung 15 mit einem Integrator, der die beiden Flächen F₃ , F₂ integriert und insgesamt aufsummiert. Solange die Fläche F₂ gleich groß der Fläche F₃ oder kleiner ist als die Fläche F₂ , beträgt das Ausgangssignal Null. Erst wenn die Fläche F₂ sich verringert als Folge einer Abnutzung der Schneide 5, wird das Ausgangssignal A positiv, so dass es ab einem Zeitpunkt b detektierbar ist.
Bevorzugt wird die Normierung der Signalhöhe S₁ , S₂ unmittelbar nach dem Schärfen der beweglichen Schneidmesser 2 derart vorgenommen, dass die Fläche F₂ zunächst größer ist als die Fläche F₃ , so dass zunächst das Integral einen negativen Wert bekommen würde, wenn es nicht von der Auswerteeinrichtung 15 immer zumindest auf Null gesetzt wird. Das Sensorsignal S₁ wird dabei invertiert. Da die Auswerteeinrichtung 15 so eingerichtet ist, dass das Integral minimal Null werden kann, erreicht das Ausgangssignal A erst dann einen positiven Wert, wenn sich der Absolutwert der Fläche F₂ derart vermindert hat, dass er dem Absolutwert der Fläche F₃ entspricht. Ein diesbezüglicher Verlauf des Ausgangssignals wird von der 17 gezeigt. Dort erreicht der Absolutwert der Fläche F₂ am Punkt b den Absolutwert der Fläche F₃ .
Die 16 zeigt zusätzlich eine Regeleinrichtung 20, die die Ausgangswert A der Auswerteeinrichtung 15 erhält, um eine Größe C abzugeben. Mit der Größe C kann automatisch eine Schärfung der Messer eingeleitet werden. Hierzu wird dem Bediener der Häckselvorrichtung bspw. auf einem Display ein optisches Signal gegeben, mit dem der Bediener den Schärfeprozess freigeben kann. Insbesondere bei stillstehendem Feldhäcksler wird dann die Häckseltrommel 3 leerdrehen und ohne Zufuhr von Häckselgut rückwärtslaufend betrieben. Die Schärfeinrichtung 18 wird in den Kontakt zu den Stirnflächen 16 der Schneidmesser 2 gebracht. Die Schärfeinrichtung 18 wird in Achsrichtung der Drehachse 4 solange hin und her verlagert, bis von dem Sensorelement 8 eine ausreichende Schärfung der Schneidmesser 2 erkannt worden ist. Danach wird die Schärfeinrichtung 18 in Radialrichtung zur Achse 4 von den Stirnflächen der Schneidmesser 2 entfernt.
Die Gegenschneide 1 wird dann in Radialrichtung auf die Drehachse 4 verlagert. Dabei wird der Spaltabstand mit dem in der 3 dargestellten Sensorelement 8 ermittelt. Die Gegenschneide 1 wird soweit in Richtung auf die Drehachse 4 verlagert, bis der Spaltabstand zwischen der Schneidkante 6 der Gegenschneide 1 und der Schneide 5 des Schneidmessers 2 ein vorbestimmtes Abstandsmaß erreicht hat.
In einer Variante besitzen die verwendeten Sensorelemente bevorzugt zumindest einen Magneten 9 und zumindest zwei Messzellen 10, 11, wobei die Messzellen 10, 11 und der Magnet 9 in derselben Drehebene der Drehachse 4 liegen können, so dass in Umfangsdrehrichtung der Magnet 9 zwischen den beiden Messzellen 10, 11 liegt. Die Messzellen 10, 11 können einen geringeren Abstand zu den Schneidmessern 2 aufweisen als der Magnet 9. Es ist aber auch vorgesehen, dass der Magnet 9 bzw. dessen Polfläche einen geringeren Abstand zu den Schneidmessern 2 aufweist als die Messzellen 10, 11. Bei den Messzellen 10, 11 handelt es sich bevorzugt um hochintegrierte, handelsübliche Bauelemente, insbesondere Hall-Sensoren, die ein oder mehrere Hall-Elemente aufweisen können. Es ist auch vorgesehen, dass die Messzellen 10, 11 mehrere Hall-Elemente aufweisen, die winkelversetzt zueinander angeordnet sind, so dass die Messzellen 10, 11 die Raumkoordinaten der vektoriellen magnetischen Feldstärke am Ort der Messzelle 10, 11 ermitteln können.
Während in dieser Variante zwei Sensorelemente verwendet werden, kann in einer anderen Variante lediglich ein Sensorelement verwendet werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn als Referenz für den Abstand zwischen zwei Messern die Drehzahl genutzt wird. In einer weiteren Variante kann anstelle von zwei Messzellen 10, 11 auch nur eine Messzelle 10 oder 11 verwendet werden.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn sich die positiven und negativen Messsignalanteile der Messzellen 10, 11 zu Null addieren. Dies entspricht einer minimalen Beeinflussung der Messzellen 10, 11 durch das von den Schneidmessern 2 beeinflusste Magnetfeld. Die minimale Beeinflussung durch das treibende Magnetfeld ermöglicht es, Feldänderungen durch die Schneidmesser mit großer Empfindlichkeit zu erkennen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetfeldmesszellen 10 oder 11 in Form einer elektrischen Brücke geschaltet sind. Es kann sich um eine Halbbrücke oder um eine Vollbrücke mit einer Vielzahl von Messelementen handeln. Es können ein bis zwei Messelemente oder bis zu vier Messelemente vorgesehen sein. Während des Schärfens der Schneidmesser 2 kann der Schleifstein kontinuierlich langsam in Achsrichtung verlagert werden. Es kann auch ein drehangetriebener Schleifstein verwendet werden. Während der Linearbewegung des Schleifsteines vollzieht die Häckseltrommel 3 eine kontinuierliche Leerdrehung.
Bevorzugt wird deshalb die Fläche F₃ derart gewählt, dass sie dann den Wert der Fläche F₁ annimmt, wenn der Abstand 1 einen Schwellwert 1' erreicht.
Die 18 zeigt die Verwendung einer Trägerplatte 14, bspw. einer Leiterplatte zur mechanischen Halterung des Permanentmagneten 9 und der beiden Messzellen 10, 11. Mit den Doppelpfeilen ist angedeutet, dass die Messzellen 10, 11 hinsichtlich ihres Abstandes zur Polachse 17 des Magneten eingestellt werden kann.
Die 19 zeigt ein weiteres Schaltungsbeispiel. Aus den beiden Sensorsignalen 10, 11 wird ein Abstandssignal B und ein die Schärfe repräsentierendes Signal C erzeugt.
Ein Amplitudendetektor 31 greift das von der Messzelle 10 erzeugte Messsignal ab. Es kann sich dabei auch um eine Mischung der Signalamplitude handeln. Die Ruhe-Ausgangsspannung der Messzelle 10 ist bevorzugt die halbe Betriebsspannung. Davon werden Triggerwellen der beiden Triggerschaltungen 39, 40 abgeleitet, mit der die Ausgangssignale der Messzellen 10, 11 getriggert werden. Die getriggerten Ausgangssignale der Messzellen 10 und 11 liegen an einem UND-Glied 38 an, wobei das Triggersignal S₂ dort als invertiertes Signal anliegt. Das Ausgangssignal S₃ des UND-Gliedes 38 liegt an einem Produktbildner 36 an, der das Produkt des getriggerten Ausgangssignals S₃ mit einem Normierungsfaktor N₁ bildet. Das Triggersignal der Triggerschaltung 40 liegt ebenfalls an einem Produktbildner 37 an, der das Produkt mit einem zweiten Normierungsfaktor N₂ und dem Triggersignal S₂ bildet. Die Normierungsfaktoren N₂ und N₁ definieren die Größe der ansonsten digitalen Signale S₂ und S₃ .
Die derart mit dem Normierungsfaktor N1, N2 normierten Signale S₃ und S₂ liegen an einem Summierer 35 an. Das Ausgangssignal des Summierers 35 liegt an einem Integrator 33 an, der ein die Schärfe repräsentierendes Ausgangssignal S₄ liefert. Der zeitliche Verlauf des Signals S₄ ist für verschiedene Schärfen der Schneide 5 in der 20 dargestellt. Die Triggerschwelle der Triggerschaltung 34, an der das Signal S₄ anliegt, ist so gesetzt, dass ein Überschreiten der Triggerschwelle ein Merkmal für eine abgenutzte Schneide 5 ist. Über die Normierungsfaktoren N₁ und N₂ lässt sich auch der Nullpunkt des vom Summierer 35 abgegebenen Summensignal einstellen.
Das mit dem Integrator 33 über die Zeit auf integrierte Summensignal des Summierers 35 führt zum Signal S₄ , dessen Steilheit durch die Normierungsfaktoren N₁ und N₂ eingestellt wird.
Die Signalamplitude der Messzelle 10, die Ausgangssignal des Amplitudendetektors 31 ist, wird mit dem Linearisierungselement 32 linearisiert, nullpunktverschoben und verstärkt und bildet ein Signal B, welches den Abstand der Schneide von der Gegenschneide repräsentiert.
Mit dem Abstandssignal kann über einen Aktuator der Abstand der Gegenschneide zur Schneide eingestellt werden. Durch eine Verknüpfung der Ausgangssignale S₁ , S₂ der Triggerschaltung 39, 40 kann die Vorbeiflugzeit (t₂ in 20) und die Phasenverschiebung (t₃ in 20) ermittelt werden. Nach jedem Schärfvorgang werden die Normierungsfaktoren N1 und N2 kalibriert.
In der 20 ist das über die Zeit zum Signal S₄ integrierte Summensignal des Summierers 35 dargestellt.
In der 20 werden die Signale S₄ bei verschiedenen Schärfen-/ Abnutzungsgraden gezeigt. Während der Zeit t₃ ergibt sich ein ansteigendes Signal S₄ . Während der Zeit t₂ ergibt sich ein abfallendes Signal S₄ . In der Zwischenzeit zwischen zwei Vorbeiflügen einer Schneide bleibt das Signal S₄ ungefähr konstant. In der 20 wird mit F₂ das Integral des Signals S₄ über die Zeit t₂ und mit F₃ das Integral des Signals S₄ über die Zeit t₃ bezeichnet. Das Integral F₂ hängt im Wesentlichen nur vom Sensorabstand ab und ist somit im Wesentlichen unabhängig vom Schärfezustand der Schneide.
Die Kurve a zeigt die abgenutzte Schneide, die Kurve b zeigt eine grenzwertig abgenutzte Schneide und c den zeitlichen Verlauf des Signals S₄ bei einer scharfen Schneide. m1 bezeichnet die minimale Ausgangsspannung des Integrators 33 und entspricht beim Ausführungsbeispiel null Volt. m2 bezeichnet die maximale Ausgangsspannung des Integrators 33 und entspricht beim Ausführungsbeispiel der Betriebsspannung. Mit U1 ist die untere Triggerschwelle des Triggers 34 und mit O2 die obere Triggerschwelle des Triggers 34 bezeichnet. Liegt das Signal S₄ unterhalb der unteren Triggerschwelle U1, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass die Schneide scharf ist. Liegt das Signal S₄ oberhalb der oberen Triggerschwelle O2, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass die Schneide abgenutzt ist. Die zwei Triggerschwellen U1 und O2 bedingen eine Hysterese, die ein sauberes Umschalten ermöglicht. Bei einer scharfen Schneide (Kurve c) überwiegt das normierte, über t₂ integrierte Signal F₂ , sodass nach dem Vorbeiflug vieler Schneiden der Integratorausgang ein minimales Signal S₄ abgibt, welches auf dem Niveau m1 verbleibt. Die Tendenz ist hier ein abfallendes Signal.
Bei zunehmender Abnutzung wird F₂ kleiner. Die Tendenz ist hier ein gleichbleibendes Signal, wenn F₃ gleich F₂ ist, wie es Abschnitt b der 20 zeigt. Das Ausgangssignal S₄ ist hier Undefiniert, weil bereits kleinste Abweichungen der Integrale F₂ , F₃ zu einem Ansteigen bzw. Absinken des Signals S₄ führt. In 20 ist das Signal innerhalb der beiden Triggerschwellen U₁ , O₂ dargestellt. Es liefert somit kein Umschaltsignal.
Durch eine weitere Abnutzung der Schneide wird der Absolutbetrag des Integrals F₂ über t₂ kleiner, als der Absolutbetrag des Integrales F₃ über die Zeit t₃ . Das Ansteigen des Signals S₄ bei jedem Vorbeiflug ist dann signifikant, sodass das Signal S₄ die obere Triggerschwelle O2 überschreitet. Die ansteigende Tendenz von S₄ führt schließlich dazu, dass das Signal S₄ die maximale Ausgangsspannung m2 erreicht.
Die Triggerschaltung 34 detektiert, ob das Signal S₄ oberhalb einer oberen Triggerschwelle U1 liegt. Dann wird die Schneide als abgenutzt angesehen. Liegt das Signal S₄ hingegen unterhalb der unteren Triggerschwelle U1 wird die Schneide als scharf angesehen. Das Ausgangssignal C, welches ein digitales Signal ist, kann benutzt werden, um einen automatisierten, halbautomatisierten oder manuellen Schärfvorgang auszulösen.
Es sind weitere Varianten denkbar, etwa die Vertauschung der Eingänge am Summierer 35 oder die Zusammenfassung von Summierer 35 und Integrator 33. Der Integrator 33 kann durch einen einfachen Kondensator ersetzt werden.
In der 4 ist mit der Bezugsziffer 41 ein Flussleitstück dargestellt, mit dem der Verlauf der Feldlinien des Magneten 9 beeinflusst werden kann. Durch eine Lageveränderung des Flussleitstücks oder durch ein Austausch des Flussleitstücks gegen ein anderes Flussleitstück lässt sich die Nulllage justieren. Anstelle des Flussleitstücks 41 kann aber auch ein anderer Magnet verwendet werden, die lagejustierbar dem Sensorelement zugeordnet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung stecken die zum Sensorelement 8 gehörenden Bestandteile, also insbesondere der mindestens eine Magnet 9 und die mindestens eine Messzelle 10, 11 in einem gemeinschaftlichen Gehäuse, wobei das Gehäuse bevorzugt eine bezogen auf das Magnetfeld symmetrische Anordnung aufweist. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein rohrförmiges Gehäuse handeln, bei dem der Magnet in der axialen Mitte sitzt, wobei die Polrichtung des Magneten bevorzugt in Achsrichtung verläuft. Die Wandung des Gehäuses ist bevorzugt aus Metall, beispielsweise aus ferromagnetischem Metall. Geeignet ist aber auch ein keramisches, magnetisch aktives Material.
Das Sensorelement und insbesondere ein in einem derartigen Gehäuse angeordnetes Sensorelement kann in einer Montageöffnung einer Gegenschneide eingesetzt sein, wobei die Montageöffnung beispielsweise durch eine Bohrung hergestellt werden kann.
Die 21 bis 23 zeigen einen Sensor, der an einer Gegenschneide 1 einer Häckseleinrichtung angeordnet sein kann. Die Gegenschneide 1 kann eine Vertiefung besitzen, in die der Sensor eingebaut ist. In einem Gehäuse 42, welches aus einem nicht ferritischen Material, beispielsweise Keramik, Kunststoff oder Edelstahl besteht, steckt ein Magnet 9, der die Form eines Quaders aufweist, wobei an zwei sich gegenüberliegenden Flächen des Quaders jeweils eine Messzelle 10, 11 angeordnet ist. Die Messzellen 10, 11 können auf die Breitseitenflächen des Magneten 9 aufgeklebt sein. Der Magnet 9 besitzt eine Polachse, die mit einer Symmetrieachse 45 des Gehäuses 42 zusammenfällt. Die Flächennormalen der Seitenflächen des Magneten 9, an denen die Messzellen 11, 10 befestigt sind, verlaufen senkrecht zur Symmetrieachse 45 beziehungsweise zur Polachse des Magneten 9.
Der Magnet 9 wird von einer Leiterplatte 43 getragen, die die Öffnung des topfförmigen Gehäuses 42 verschließt. Das Gehäuse 42 besitzt einen kreisrunden Grundriss.
Das Gehäuse 42 steckt in einer Höhlung einer Flanschbrille 44, die aus einem ferritischen Material gefertigt ist. Die Flanschbrille 44 besitzt zwei sich diagonal gegenüberliegende Befestigungsbohrungen, durch die Befestigungsschrauben hindurchgesteckt werden können, mit denen die Flanschbrille 44 an einem Träger, beispielsweise einer Gegenschneide 1, befestigt werden kann. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Gegenschneide 1 eine Ausnehmung aufweist, in die die das Gehäuse 42 tragende Flanschbrille 44 eingesetzt ist. Dies kann mit einem umfänglichen Spiel von etwa 1 mm zur Wandung der Ausnehmung erfolgen.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
Ein Sensorelement 8 mit einer zumindest einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten 9 aufweisenden Magnetanordnung und mit mindestens einer Messzelle 10, 11, die ein von der magnetischen Feldstärke oder der magnetischen Flussdichte am Ort der Messzelle 10, 11 abhängiges Sensorsignal S₁ , S₂ abgibt, wobei die Messzelle 10, 11 derart räumlich der Magnetanordnung zugeordnet ist, dass sich das Sensorsignal S₁ , S₂ bei einer Bewegung des Körpers 2 durch das Magnetfeld ändert.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Sensorsignal S₁ , S₂ vom Skalarprodukt der Flächennormalen einer Sensorfläche 12 der Messzelle 10, 11 und der magnetischen Feldstärke oder der magnetischen Flussdichte am Ort der Sensorfläche 12 abhängt.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine oder mehrere Messzellen 10, 11 derart angeordnet sind, dass bei einem gegenüber der Magnetanordnung bzw. der Messzellen minimal beabstandeten Körper 2 oder maximal beabstandeten Körper 2 das Sensorsignal S₁ , S₂ ein Minimum aufweist, so dass das Sensorsignal S₁ , S₂ bei einem sich Entfernen des Körpers 2 von der Magnetanordnung bzw. den Messzellen oder bei einem sich Annähern des Körpers 2 an die Magnetanordnung oder die Messzellen ansteigt.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Sensorelement zwei oder mehr Messzellen 10, 11 und/oder zwei oder mehr Magnete 9, 9' aufweist.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Justiermittel vorgesehen sind, mit denen die Relativlage der Messzellen 10, 11 gegenüber dem mindestens einen Magneten 9, die Relativlage der ein oder mehreren Magnete 9, 9' gegenüber der ein oder mehreren Messzellen 10, 11 oder der Verlauf der Feldlinien justierbar ist, wobei die Justierelemente insbesondere ein oder mehrere Verstellschrauben, ein oder mehrere Flussleitstücke 41 oder Magnete aufweisen können.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der mindestens eine Magnet 9, 9' und die mindestens eine Messzelle 10, 11 einer Trägerplatte 14 zugeordnet sind.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der mindestens eine Magnet 9, 9' ein Permanentmagnet ist und/oder dass die Messzelle 10, 11 eine spulenlose Messzelle ist.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die eine oder mehreren Messzellen 10, 11 galvanomagnetische Effekte, magnetoresistive Effekte oder magnetooptische Effekte nutzen und insbesondere von Hall-Sensoren, GMR-Sensoren, TMR-Sensoren oder AMR-Sensoren ausgebildet sind.
Ein Sensorelement 8, das gekennzeichnet ist durch eine einen Analogrechner aufweisende Auswerteeinrichtung (15) zur Auswertung der ein oder mehreren Sensorsignale (S₁ , S₂ ) der ein oder mehreren Messzellen (10, 11).
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auswerteeinrichtung 15 die ein oder mehreren Sensorsignale S₁ , S₂ normiert und /oder in insbesondere getriggerte Rechtecksignale S_1' , S_2' wandelt.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auswerteeinrichtung 15 einen Integrator aufweist, der insbesondere ein normiertes und getriggertes Rechtecksignal S_1' , S_2' über mehrere Vorbeiflüge ein oder mehrerer Körper 2 integriert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass ein Summensignal S3 aus einem ersten Signal S_1' und einem invertierten zweiten Signal S_2' integriert wird.
Ein Sensorelement 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messzellen 10, 11 und der Magnet 9 in einem Gehäuse 42 angeordnet sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Gehäuse 42 aus einem nicht ferritischen Material besteht, eine Symmetrieachse 45 besitzt, die in der Polachse des Magneten 9 verläuft, die Messzellen 10, 11 auf sich gegenüberliegenden Breitseitenflächen des Magneten 9 angeordnet sind und/oder dass das Gehäuse 42 in einer Höhlung eine Flanschbrille 44 insbesondere aus einem ferritischen Material angeordnet ist.
Ein System, das dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement 8 Merkmale eines der Ansprüche 1-11 aufweist.
Eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mit dem mindestens einen gestellfesten Sensorelement 8 eine Abnutzung der Schneiden 5 der Schneidmesser 2 und/oder der radiale Abstand einer Gegenschneide 1 zu den Schneidmessern 2 und/oder der radiale Abstand einer Schärfeinrichtung zu den Schneidmessern 2 ermittelt wird.
Ein Verfahren zur Ermittlung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ausgangssignal A verwendet wird, um automatisch, halbautomatisch oder manuell die Schneidmesser 2 zu schärfen.
Ein System nach Anspruch 12, eine Verwendung nach Anspruch 13 oder ein Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung 20, die Steuersignale S liefert zur Ansteuerung einer Schärfeinrichtung 18 und/oder einer Verstelleinrichtung der Gegenschneide 1.
Ein Feldhäcksler, der gekennzeichnet ist durch ein Sensorelement 8 gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, oder ein System gemäß einem der Ansprüche 12 oder 15.
Ein Sensorelement 8, ein System, eine Verwendung, ein Verfahren oder ein Feldhäcksler, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Gegenschneide
2: Schneidmesser
3: Trommel
4: Drehachse
5: Schneide
6: Schneidkante
7: Rücken
8: Sensorelement
9: Magnet
10: Messzelle
11: Messzelle
12: Sensorfläche
13: Feldlinie
14: Trägerplatte
15: Auswerteeinrichtung
16: Stirnfläche
17: Polachse
18: Schärfeinrichtung
19: Träger
20: Regeleinrichtung
31: Amplitudendetektor
32: Linearisierungselement
33: Integrator
34: Triggerschaltung
35: Summierer
36: Produktbilder
37: Produktbildner
38: UND-Glied
39: Triggerschaltung
40: Triggerschaltung
41: Flussleitstück
42: Gehäuse
43: Leiterplatte
44: Flanschbrille
45: Symmetrieachse
b: Zeitpunkt
l: Abstand
l': Abstand
m1: Signalniveau
m2: Signalniveau
t₁: Vorbeiflugzeit an Messzelle 10
t₂: Vorbeiflugzeit an Messzelle 12
t₂: Phasenverschiebung der Signale S₁, S₂
A: Ausgangssignal
B: Abstandssignal
C: Schärfesignal
F₁: Fläche
F₂: Fläche
F₃: Fläche
N1: Normierungsfaktor
N2: Normierungsfaktor
O2: obere Triggerschwelle
R: sensitive Richtung
S₁: Sensorsignal
S₁': normiertes Sensorsignal
S₂: Sensorsignal
S₂': normiertes Sensorsignal
S₃: Ausgangs-, Summensignal,
S₄: integriertes Summensignal
U1: untere Triggerschwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011005317 A1 [0003, 0007]
DE 102015120564 A1 [0004]
DE 102014221465 A1 [0005]
DE 102014219205 A1 [0006]
DE 102014219049 A1 [0006]
DE 102014218408 [0007]
DE 102014218408 A1 [0007, 0013, 0019]
DE 2943828 [0007]
DE 102009047584 A1 [0008]
DE 19812271 A1 [0009]
EP 0072016 A2 [0010]
DE 102014216593 A1 [0011]
DE 102013201633 B3 [0012]
DE 102012205337 A1 [0012]
EP 2527087 A1 [0013]
EP 1023827 A1 [0013]
DD 286736 A5 [0013]
EP 2527087 A [0019]

Claims

Sensorelement (8) mit einer zumindest einen ein Magnetfeld erzeugenden Magneten (9) aufweisende Magnetanordnung und mit mindestens einer Messzelle (10, 11), die ein von der magnetischen Feldstärke oder der magnetischen Flussdichte am Ort der Messzelle (10, 11) abhängiges Sensorsignal (S₁, S₂) abgibt, wobei die Messzelle (10, 11) derart räumlich der Magnetanordnung zugeordnet ist, dass sich das Sensorsignal (S₁, S₂) bei einer Bewegung des Körpers (2) durch das Magnetfeld ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die spulenlose Messzelle in der Lage ist, ein statisches Magnetfeld zu messen.
Sensorelement (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal (S₁, S₂) vom Skalarprodukt der Flächennormalen einer Sensorfläche (12) der Messzelle (10, 11) und der magnetischen Feldstärke oder der magnetischen Flussdichte am Ort der Sensorfläche (12) abhängt.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehreren Messzellen (10, 11) derart angeordnet sind, dass bei einem gegenüber der Magnetanordnung bzw. der Messzellen minimal beabstandeten Körper (2) oder maximal beabstandeten Körper (2) das Sensorsignal (S₁, S₂) ein Minimum aufweist, so dass das Sensorsignal (S₁, S₂) bei einem sich Entfernen des Körpers (2) von der Magnetanordnung bzw. den Messzellen oder bei einem sich Annähern des Körpers (2) an die Magnetanordnung oder die Messzellen ansteigt.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement zwei oder mehr Messzellen (10, 11) und/oder zwei oder mehr Magnete (9, 9') aufweist.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Justiermittel vorgesehen sind, mit denen die Relativlage der Messzellen (10, 11) gegenüber dem mindestens einen Magneten (9), die Relativlage der ein oder mehreren Magnete (9, 9') gegenüber der ein oder mehreren Messzellen (10, 11) oder der Verlauf der Feldlinien justierbar ist, wobei die Justierelemente insbesondere ein oder mehrere Verstellschrauben, ein oder mehrere Flussleitstücke (41) oder Magnete aufweisen können.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (9, 9') und die mindestens eine Messzelle (10, 11) und/oder Justierelemente einer Trägerplatte (14) zugeordnet sind.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (9, 9') ein Permanentmagnet ist und/oder dass die Messzelle (10, 11) eine spulenlose Messzelle ist.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Messzellen (10, 11) galvanomagnetische Effekte, magnetoresistive Effekte oder magnetooptische Effekte nutzen und insbesondere von Hall-Sensoren, GMR-Sensoren, TMR-Sensoren oder AMR-Sensoren ausgebildet sind.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einen Analogrechner aufweisende Auswerteeinrichtung (15) zur Auswertung der ein oder mehreren Sensorsignale (S₁, S₂) der ein oder mehreren Messzellen (10, 11).
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (15) die ein oder mehreren Sensorsignale (S₁, S₂) normiert und/oder in insbesondere getriggerte Rechtecksignale (S_1', S_2') wandelt.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (15) einen Integrator aufweist, der insbesondere ein normiertes und getriggertes Rechtecksignal (S_1', S_2') über mehrere Vorbeiflüge ein oder mehrerer Körper (2) integriert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass ein Summensignal (S₃) aus einem ersten Signal (S_1') und einem invertierten zweiten Signal (S_2') integriert wird.
Sensorelement (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen (10, 11) und der Magnet (9) in einem Gehäuse (42) angeordnet sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Gehäuse (42) aus einem nicht ferritischen Material besteht, eine Symmetrieachse (45) besitzt, die in der Polachse des Magneten (9) verläuft, die Messzellen (10, 11) auf sich gegenüberliegenden Breitseitenflächen des Magneten (9) angeordnet sind und/oder dass das Gehäuse (42) in einer Höhlung eine Flanschbrille (44) insbesondere aus einem ferritischen Material angeordnet ist.
System zur Ermittlung von Eigenschaften einer Vorrichtung, die eine Vielzahl von jeweils einen Rücken (7) und eine dem Rücken (7) gegenüberliegende Schneide (5) aufweisende Schneidmesser (2) aufweist, wobei die Schneidmesser (2) umfangsversetzt auf einer Zylindermantelfläche, insbesondere einer Häckseltrommel angeordnet sind, und um eine gestellfeste Zylinderachse (4) rotierend bewegbar sind, wobei zumindest ein gestellfestes Sensorelement (8) zumindest ein Ausgangssignal (A) abgibt, das von den am Sensorelement (8) vorbeifliegenden Schneidmessern (2) beeinflusst wird, wobei die Eigenschaft insbesondere die Schärfe der Schneiden (5), die in Umfangsrichtung gemessene Länge (l) der in der Zylindermantelfläche liegenden Stirnseite (16) der Schneidmesser (2), ein radialer Abstand des Schneidmessers (2) zu einer Gegenschneide (1) oder ein radialer Abstand der Schneidmesser (2) zu einer Schärfeinrichtung (18) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (8) Merkmale eines der Ansprüche 1-11 aufweist.
Verwendung eines Sensorelementes (8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 an einer umfangsversetzt auf einer Zylindermantelfläche angeordneten Vielzahl von Schneidmessern (2), insbesondere von an einer Häckseltrommel angeordneten Schneidmessern (2), die um eine gestellfeste Zylinderachse (4) drehantreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem mindestens einen gestellfesten Sensorelement (8) eine Abnutzung der Schneiden (5) der Schneidmesser (2) und/oder der radiale Abstand einer Gegenschneide (1) zu den Schneidmessern (2) und/oder der radiale Abstand einer Schärfeinrichtung zu den Schneidmessern (2) ermittelt wird.
Verfahren zur Ermittlung von Eigenschaften einer Vorrichtung, die eine Vielzahl von jeweils einen Rücken (7) und eine dem Rücken (7) gegenüberliegende Schneide (5) aufweisende Schneidmesser (2) aufweist, wobei die Schneidmesser (2) umfangsversetzt auf einer Zylindermantelfläche, insbesondere einer Häckseltrommel angeordnet sind, und um eine gestellfeste Zylinderachsechse (4) rotierend bewegbar sind, wobei zumindest ein gestellfestes Sensorelement (8) zumindest ein Ausgangssignal (A) abgibt, das von den am Sensorelement (8) vorbeifliegenden Schneidmessern (2) beeinflusst wird, wobei die Eigenschaft insbesondere die Schärfe der Schneiden (5), die in Umfangsrichtung gemessene Länge (l) der in der Zylindermantelfläche liegenden Stirnseite (16) der Schneidmesser (2), ein radialer Abstand des Schneidmessers (2) zu einer Gegenschneide (1) oder ein radialer Abstand der Schneidmesser (2) zu einer Schärfeinrichtung (18) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (A) verwendet wird, um automatisch, halbautomatisch oder manuell die Schneidmesser (2) zu schärfen.
System nach Anspruch 13, Verwendung nach Anspruch 14 oder Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (20), die Steuersignale (S) liefert zur Ansteuerung einer Schärfeinrichtung (18) und/oder einer Verstelleinrichtung der Gegenschneide (1).
Feldhäcksler, gekennzeichnet durch ein Sensorelement (8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, oder ein System gemäß einem der Ansprüche 13 oder 16.
Sensorelement (8), System, Verwendung, Verfahren oder Feldhäcksler, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.