-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Verschleißzustandes einer Häckselmesseranordnung einer zur Verarbeitung eines Gutstroms vorgesehenen Häckseleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus der
DE 10 2017 103 537 ist eine gattungsgemäße Sensoranordnung bekannt geworden, die mittels induktiver Sensoren die umlaufenden Messer einer Häckseltrommelanordnung detektiert und aus dem ermittelten magnetischen Fluss einen Verschleißzustand der Häckselmesser ableitet, wobei sich der Verschleiß aus der jeweils induzierten Spannung ergibt.
-
Zudem ist u.a. aus
EP 1 522 214 eine ähnliche Schneidschärfendetektionseinrichtung bekannt geworden, wobei hier als Detektionseinrichtungen optische Sensoren wie Kamerasysteme, Laser und Nahinfrarotsensoren zum Einsatz kommen.
-
Optische Sensoren haben insbesondere das Problem, dass die Schneidkantenanalyse aufgrund der hohen Umlaufgeschwindigkeiten der Häckselmesser erschwert wird, was häufig zu qualitativ unzureichenden Analyseergebnissen führt. Demgegenüber wird die Analyse einer induzierten Spannung deutlich weniger von den hohen Umlaufgeschwindigkeiten der zu detektierenden Häckselmesser beeinflusst. Mitunter führen jedoch die ausschließlich auf die induzierte Spannung gerichteten Auswertverfahren nicht zu einer hinreichend genauen Abschätzung eines Verschleißzustandes.
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere die bekannten Erfassungsanordnungen derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Erfassung des Verschleißzustandes der Häckselmesser mit einfachen Maßnahmen verbessert werden kann, insbesondere genauer wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Indem die Erfassungsanordnung zur Erfassung eines Verschleißzustands einer Häckselmesseranordnung einer zur Verarbeitung eines Gutstroms vorgesehenen Häckseleinrichtung als induktive Erfassungsanordnung ausgeführt ist und die beim Überstreichen der Sensoranordnung durch eine Häckselmesseranordnung induzierte Spannung die magnetische Messgröße bildet und die Erfassungsanordnung die induzierte Spannung ermittelt und als Spannungssignal aufzeichnet, das Spannungssignal in der Auswerteinheit mittels Frequenzanalyse in seine Frequenzanteile zerlegt wird, die Frequenzanteile in Frequenzanteile einer Grundschwingung und in Signalverzerrungen bewirkende Frequenzanteile einer überlagernden Schwingung separiert werden, wobei die separierten, eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile der überlagernden Schwingung in den Zeitbereich rücktransformiert werden und aus den rücktransformierten Frequenzanteilen der überlagernden Schwingung ein Maß für den Verschleißzustand und/oder die Schneidschärfe eines Häckselmessers abgeleitet wird, wird erreicht, dass mit einfachen Maßnahmen die Erfassung des Verschleißzustandes von Häckselmessern verbessert werden kann.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Frequenzanteile die Amplitude und die Phase des jeweiligen Spannungssignals, sodass mittels bekannten mathematischer Analyseverfahren, vorzugsweise der Fourier-Analyse, eine schnelle Signalanalyse möglich wird.
-
Indem in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mittels Fourier-Analyse das jeweilige Spannungssignal in Frequenzanteile einer Grundschwingung und Signalverzerrungen bewirkende Frequenzanteile einer überlagernden Schwingung klassifiziert wird und die die Grundschwingung repräsentierenden Frequenzanteile bei der Ableitung des Verschleißzustandes und/oder der Schneidschärfe des jeweiligen Häckselmessers nicht berücksichtigt werden, wird sichergestellt, dass nur diejenigen Frequenzanteile berücksichtigt werden, die sich in Abhängigkeit vom Verschleiß der Häckselmesser signifikant ändern und damit als Indikator für die Qualifizierung des Verschleißes bzw. der Messerschärfe geeignet sind. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich in diesem Zusammenhang, wenn die Amplitude des jeweiligen Spannungssignals der eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile berücksichtigt wird, da diese ein Maß für die Beurteilung des Verschleißzustandes und/oder der Schneidschärfe des jeweiligen Häckselmessers ist und auf einfache Weise ermittelbar ist.
-
Indem eine Sensoranordnung oder die mehreren Sensoranordnungen so am Umfang der Häckseltrommel positioniert sind, dass jedes Häckselmesser der Häckseltrommel durch eine Sensoranordnung detektiert wird, wird sichergestellt, dass jedes am Umfang der Häckseltrommel positionierte Häckselmesser detektiert werden kann. Dieser Effekt wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch dadurch erreicht, dass der Häckseltrommel rechts- und linksseitige Häckselmesseranordnungen zugeordnet sind und jeder dieser Häckselmesseranordnungen zumindest eine Sensoranordnung zugeordnet ist.
-
Eine hochaufgelöste und damit sehr genaue Analyse des Verschleißzustandes bzw. der Messerschärfe wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass jeder Sensoranordnung eine Vielzahl von Induktionssensoren, vorzugsweise 5 Induktionssensoren, zugeordnet sind und jeder Induktionssensor ein Spannungssignal generiert, wobei vorzugsweise jedes der generierten Spannungssignale separat analysiert wird und wobei weiter vorzugsweise mehrere oder alle Spannungssignale eines detektierten Häckselmessers vor einer Analyse zu einem oder mehreren Spannungssignalen zusammengefasst werden.
-
Auf einfache Weise kann der Schärfe- oder Verschleißzustand des Häckselmessers dann ermittelt werden, wenn in der Auswerteinheit und/oder einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung ein Sollwert „scharfes Messer“ hinterlegt ist und dass bei Unterschreiten dieses Sollwertes ein Schleifsignal generiert wird, weiter vorzugsweise, dass der Sollwert eine Amplitude des generierten Spannungssignals bildet. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn alternativ oder zusätzlich die Generierung eines Schleifsignals vorzugsweise die Generierung eines Hinweissignals, vorzugsweise die Visualisierung derjenigen Häckselmesser umfasst, die den Sollwert unterschreiten.
-
Eine besondere Entlastung des Bedieners der landwirtschaftlichen Erntemaschine wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erreicht, dass die Generierung eines Schleifsignals weiter vorzugsweise eine Auslösung eines Schleifvorganges umfasst.
-
Eine besonders wirkungsvolle Überwachung des Verschleißzustandes bzw. der Häckselmesserschärfe, insbesondere mit Blick auf unterschiedliche an den Häckselmessern auftretende Verschleißarten, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dann möglich, wenn die Beurteilung der Schneidschärfe mittels Bewertungskriterien erfolgt, wobei die Bewertungskriterien eines oder mehrere der Bewertungskriterien „Schleifflächenlänge des jeweiligen Häckselmessers“, „Rundheit der Häckselmesserspitze“, „allgemeiner Messerverschleiß“ und/oder „Balligkeit des Häckselmessers“ bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide zum Häckselmesser“ sind.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Auswerteinheit und/oder einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung für jedes Bewertungskriterium ein Sollwert hinterlegt, wobei beim Unterschreiten dieses Sollwertes ein Schleifsignal und/oder ein Messerwechselsignal generiert wird, weiter vorzugsweise, dass der Sollwert eine Amplitude des generierten Spannungssignals bildet, sodass optimal nach dem jeweils gewählten Bewertungskriterium geregelt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Generierung eines Schleifsignals vorzugsweise die Generierung eines Hinweissignals, vorzugsweise die Visualisierung derjenigen Häckselmesser umfasst, die den Sollwert unterschreiten.
-
Eine besondere Entlastung des Bedieners der landwirtschaftlichen Erntemaschine wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erreicht, dass die Generierung eines Schleifsignals weiter vorzugsweise eine Auslösung eines Schleifvorganges und/oder den Hinweis auf Austausch eines Häckselmessers umfasst.
-
Aufgrund dessen, dass mit zunehmender Rundheit der Schneidkante der Häckselmesser die induzierte Spannung steigt ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass bei Wahl des Bewertungskriteriums „Rundheit der Häckselmesserspitze“ der Sollwert eine Amplitude des generierten Spannungssignals ist.
-
Da mit abnehmender Schleifflächenlänge des Häckselmessers die Schwingungsdauer der induzierten Spannung zunimmt ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei Wahl des Bewertungskriteriums „Schleifflächenlänge des jeweiligen Häckselmessers“ der Sollwert eine Schwingungsdauer des generierten Spannungssignals ist.
-
Aufgrund dessen, dass bei zunehmendem allgemeinen Verschleiß des Häckselmessers sowohl die Schwingungsdauer als auch die Amplitude der induzierten Spannung signifikant zunehmen, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei Wahl des Bewertungskriteriums „allgemeiner Messerverschleiß“ der Sollwert eine Amplitude und eine Schwingungsdauer des generierten Spannungssignals umfasst.
-
Mit zunehmendem Verschleiß der Häckselmesser vergrößert sich deren Abstand zur Gegenschneide und die Amplitude der induzierten Spannung nimmt signifikant ab, sodass in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen ist, dass bei Wahl des Bewertungskriteriums „Balligkeit des Häckselmessers“ bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide zum Häckselmesser“ der Sollwert eine Amplitude des generierten Spannungssignals ist.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend an Hand eines in mehreren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Feldhäcksler mit erfindungsgemäßer Schneidschärfendetektionseinrichtung
- 2 eine Detailansicht des Feldhäckslers nach 1 mit erfindungsgemäßer Schneidschärfendetektionseinrichtung
- 3 eine Detailansicht der induktiven Sensoranordnung
- 4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 5 eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 6 eine weitere Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 7 eine schematische Darstellung einer Anwendung der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
-
1 zeigt schematisch eine als Feldhäcksler 2 ausgeführte landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1, die in ihrem frontseitigen Bereich einen Erntevorsatz 3 aufnimmt. Im rückwärtigen Bereich des Erntevorsatzes 3 sind diesem sogenannte Einzugs- und Vorpresswalzen 4 zugeordnet, die den Erntegutstrom 5 aus dem Erntevorsatz 3 kommend annehmen, verdichten und in ihrem rückwärtigen Bereich an eine Häckseleinrichtung 6 übergeben. In noch näher zu beschreibender Weise umfasst die Häckseleinrichtung 6 eine Häckseltrommel 7, die mit Häckselmessern 8 einer Häckselmesseranordnung 9 bestückt ist. Die umlaufenden Häckselmesser 8 werden im Einzugsbereich 10 der Häckseltrommel 7 an einer sogenannten Gegenschneide 11, über die der zu zerkleinernde Erntegutstrom 5 gefördert wird, vorbeibewegt. Im rückwärtigen Bereich der Häckseltrommel 7 wird das zerkleinerte Erntegut 5 sodann entweder an eine als sogenannter Cracker 12 ausgeführte Nachzerkleinerungseinrichtung 13 oder direkt an eine Nachbeschleunigungseinrichtung 14 übergeben. Während die Nachzerkleinerungseinrichtung 13 die körnigen Bestandteile des Erntegutstromes 5, etwa Maiskörner, weiter zerkleinert beschleunigt der Nachbeschleuniger 14 den Erntegutstrom 5 in einer Weise, dass dieser durch einen Auswurfkrümmer 15 bewegt und endseitig im Bereich einer Auswurfklappe 16 aus dem Feldhäcksler 2 austreten und an ein nicht dargestelltes Transportfahrzeug übergeben werden kann.
-
Gemäß 2 umfasst die Häckselmesseranordnung 9 rechts- und linksseitige Häckselmesseranordnungen 9a, 9b, wobei jede Häckselmesseranordnung 9a, 9b eine Vielzahl am Umfang der Häckseltrommel 7 schräg zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 positionierte Häckselmesser 8 umfasst. Die Häckseltrommel 7 wird untenseitig von einem vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Trommelboden 21 ummantelt. Obenseitig wird die Häckseltrommel 7 von einer vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Trommelrückwand 22 umschlossen. Die erfindungsgemäße und im Folgenden noch näher zu beschreibende Sensoranordnung 23 kann gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entweder an der Trommelrückwand 22 oder am Trommelboden 21 positioniert sein. Es ist auch denkbar, dass zugleich sowohl am Trommelboden 21 als auch an der Trommelrückwand 22 eine Sensoranordnung 23 angeordnet ist. Unabhängig von der konkreten Positionierung sind jeder Häckseltrommel 7 zumindest 2 Sensoranordnungen 23a, 23b in der Weise zugeordnet, dass jeweils eine der Sensoranordnungen 23a, 23b der jeweils zugehörigen Häckselmesseranordnung 9a, 9b zugeordnet ist, wobei jede Sensoranordnung 23a, 23b die Schneidkante 24 des jeweiligen Häckselmessers 7 vollständig überdeckt, sodass jede Schneidkante 24 über ihrer gesamten Länge durch die jeweilige Sensoranordnung 23a, 23b detektiert werden kann. Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die jeweilige Sensoranordnung 23a, 23b entweder parallel zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 oder parallel zur Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 am Trommelboden 21 und/oder der Trommelrückwand 22 positioniert ist. Die rechte untere Darstellung in 2 zeigt nur beispielhaft die möglichen Ausrichtungen der Sensoranordnungen 23a, 23b in einer einzigen Darstellung. Vorzugsweise werden alle Sensoranordnungen 23a, 23b entweder parallel zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 oder parallel zur Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 positioniert sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoranordnungen 23a, 23b als im Folgenden noch näher zu beschreibende Induktionssensoren 25 ausgeführt, wobei jede Sensoranordnung 23 ein oder mehrere magnetische Erregeranordnungen 26 sowie jeweils eine mit diesen zusammenwirkende Polanordnung 27 umfasst.
-
3 erläutert einige, für das Verständnis der Erfindung wesentliche Eigenschaften der Sensoranordnungen
23a,
23b, wobei sich die weiteren Details zu den Sensoranordnungen aus der
DE 10 2017 103 537 A1 ergeben, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird. Die erfindungsgemäße Erfassungsanordnung
28 zur Erfassung eines Verschleißzustandes einer Häckselmesseranordnung
9a,
9b umfasst eine Vielzahl von Sensoranordnungen
23a,
23b, vorzugsweise für jede Häckselmesseranordnung
9a,
9b eine. Jede Sensoranordnung
23a,
23b wird von einer Vielzahl magnetischer Erregeranordnungen
26 gebildet, die mit einer Flussleiteinrichtung
29 gekoppelt sind. Die jeweilige Sensoranordnung
23a,
23b stellt jeweils eine Polanordnung
27 bereit, die mindestens einen magnetischen Pol
30, vorzugsweise fünf magnetische Pole
30, mit jeweils einer Polfläche
31 zum Ausleiten von Magnetfluss ausbildet. Bei einer Drehung der Häckseltrommel
7 passiert ein Häckselmesser
8 die jeweilige Polanordnung
27, wobei das die Polanordnung
27 jeweils passierende Häckselmesser
8 eine Luftspaltanordnung
32 mit mindestens einem Luftspalt
33 zu der Polanordnung
27 hin ausbildet und dadurch mindestens ein von der Erregeranordnung
26 erregter Magnetkreis
34 über das jeweilige Häckselmesser
8 geschlossen wird. Die Erfassungsanordnung
28 weist zudem eine Messanordnung
35 und eine Auswerteeinheit
36 auf. In erfindungsgemäßer und noch näher zu erläuternden Weise erfasst die Messanordnung
35 mindestens eine magnetische Messgröße
37 betreffend den Magnetfluss, vorzugsweise eine induzierte Spannung
38, in mindestens einem von der Erregeranordnung
26 erregten Magnetkreis
34 und die Auswerteeinheit
36 ermittelt aus der mindestens einen erfassten Messgröße
37 den Verschleißzustand
39 des jeweiligen Häckselmessers
8.
-
4 beschreibt nun Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Betrieb der Häckseltrommel 7 werden die Häckselmesser 8 gemäß der Drehrichtung 40 der Häckseltrommel 7 an der jeweiligen Sensoranordnung 23a, 23b vorbeigeführt. Aufgrund der nahezu unmagnetischen Eigenschaften der vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Trommelrückwand 22 oder des Trommelbodens 21 durchdringen die von benachbarten magnetischen Polen 30 gebildeten Magnetkreise 34 das jeweils die Sensoranordnung 23a, 23b überstreichende Häckselmesser 8. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden sich zwischen den fünf Polen 30 vier Magnetkreise 34 aus, die das jeweilige Häckselmesser in vier Abschnitten L1 bis L4 durchdringen. Für jeden dieser Abschnitte L1 bis L4 wird in der diesem zugeordneten Messanordnung 35 eine Spannung 38, die magnetische Messgröße 37, induziert. Die der Erfassungsanordnung 28 zugeordnete Auswerteinheit 36 ermittelt jeweils die abschnittsweise Induktionsspannung 38a-e und zeichnet diese auf. In diesem Zusammenhang liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die jeweilige Sensoranordnung 23 mehr oder weniger als die offenbarten fünf magnetischen Pole 30 aufweist, sodass sich auch mehr oder weniger als die fünf induzierten Spannungen 38a-e ergeben können. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Spannungssignale 38a-e zu einem oder mehreren Spannungssignalen 38 je detektiertem Häckselmesser 8 zusammengefasst werden können.
-
In der Auswerteinheit 36 wird das jeweilige Spannungssignal 38a..e in ein weiterverarbeitbares Spannungssignal 49a..e umgerechnet. Dieses weiterverarbeitbare Spannungssignal 49a..e wird in der Weise gebildet, dass zunächst für ein scharfes, nicht verschlissenes Häckselmesser 8 die induzierte Spannung 38, der sogenannte Sollwert 38 der induzierten Spannung ermittelt wird, sodann im Betrieb des Häckselmessers 8 die sich verschleißbedingt ändernde Induktionsspannung 38a..e ermittelt wird und schließlich aus der Differenz der verschleißbedingten Änderung der Induktionsspannung 38a..e minus des Sollwertes 38 der induzierten Spannung eines nicht verschlissenen Häckselmessers 8 die weiterverarbeitbaren Spannungssignale 49a..e ermittelt werden.
-
In der Auswerteinheit 36 wird sodann das jeweilige Spannungssignal 49a..e in an sich bekannter Weise mittels Frequenzanalyse 41, vorzugsweise mittels Fourier-Analyse 47, in seine Frequenzanteile 42, vorzugsweise Schwingungsdauer oder Phase 43 und Amplitude 44, zerlegt. Dabei wird das jeweils induzierte Spannungssignal 49a..e in Frequenzanteile 42 einer Grundschwingung 45 und in Signalverzerrungen bewirkende Frequenzanteile 42 einer überlagernden Schwingung 46 separiert. Sodann werden die separierten, eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile 42, die sogenannte überlagernde Schwingung 46, in noch näher zu beschreibender Weise in den Zeitbereich 48 rücktransformiert und aus den rücktransformierten Frequenzanteilen 42 wird schließlich in ebenfalls noch näher zu beschreibender Weise ein Maß für die Schneidschärfen, den Verschleißzustand 39, eines Häckselmessers 8 abgeleitet.
-
In 5 ist schematisch die von der Auswerteinheit 36 vorgenommene erfindungsgemäße Frequenzanalyse 41 detailliert beschrieben. Zunächst wird das aus der induzierten Spannung 38a-e jeweils abgeleitete Spannungssignal 49a-e in der beschriebenen Weise abgeleitet. Sodann wird das jeweilige Spannungssignal 49a...e mittels Fourier-Analyse 47 in seine Frequenzanteile 42 zerlegt, wobei hier wie bereits beschrieben eine Grundschwingung 45 und eine oder mehrere die Signalverzerrungen bewirkende überlagernde Schwingungen 46, die sogenannten Oberschwingungen 50, separiert. Bewegt sich nun ein Häckselmesser 8 an der als Induktionssensor 25 ausgeführten Sensoranordnung 23a..b vorbei, so ändert das jeweilige Häckselmesser 8 die Permeabilität im Luftspalt 33 vor der Sensoranordnung 23a..b. Folglich ändert sich die magnetische Induktion. Diese Änderung lässt sich mithilfe der jeweils induzierten Spannung 38 a..e messen. Ein typisches Häckselmesser 8, unabhängig davon, ob seine Querschnittsform gewölbt oder eben gestaltet ist, umfasst im Wesentlichen drei charakteristische Bereiche. Der erste Bereich 51 definiert die Rundheit der Messerspitze 52 und wird von deren Radius bestimmt, wobei ein Häckselmesser 8 umso schärfer ist je geringer dieser Radius ausfällt. Einen weiteren Bereich 53 definiert die sogenannte Schleifflächenlänge 54, wobei hier eine zunehmende Schleifflächenlänge 54 ein Maß für einen zunehmenden Verschleiß 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 ist. Schließlich wird als dritter Bereich 55 der sogenannte Messerrücken 56 unterschieden, dessen Form und Beschaffenheit als Maß zur Beschreibung des allgemeinen Verschleißzustandes 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 herangezogen werden kann. Aus Vereinfachungsgründen werden im Folgenden der allgemeine Verschleißzustand und der Verschleiß einheitlich als Verschleiß 39 bezeichnet.
-
Für das im dargestellten Ausführungsbeispiel gewölbt ausgeführte Häckselmesser 8 ergibt sich die in 5 rechts unten dargestellte Spannungssignal 49a..e, wobei das Spannungssignal 49a... e hier über der Winkelstellung 57 des Häckselmessers 8 zur jeweiligen Sensoranordnung 23 a..b dargestellt ist und die Winkelstellung 0° die mittige Positionierung des Häckselmessers 8 vor der jeweiligen Sensoranordnung 23a..b beschreibt.
-
Es ist zu erkennen, dass die beschriebenen charakteristischen Bereiche 51, 53, 55 unterschiedlich hohe Spannungen 49a..e induzieren, wobei der die Rundheit der Messerspitze beschreibende Bereich 51, 52 insgesamt die höchsten Spannung 49a..e induziert. Zugleich ist erkennbar, dass die Größe des Luftspaltes 33 einen Einfluss auf die induzierte Spannung 49a..e hat, wobei erwartungsgemäß der Wert der induzierten Spannung 49a..e mit zunehmenden Luftspalt 33 abnimmt. Die Signalform der induzierten Spannung 49a..e wird für jedes Messer akquiriert und separiert. Dies bedeutet, dass für jedes Häckselmesser 8 in Abhängigkeit von der Gestalt der Sensoranordnung 23a..b mehrere Spannungssignale 49a..e zur Verfügung stehen. Gemäß 3 generiert jeder magnetische Pol 30 der Polanordnung 27 eine induzierte Spannung 38a..e. Diese induzierten Spannungen 38a..e werden sodann nach Umrechnung in die beschriebenen Spannungssignale 49a..e in der Auswerteinheit 36 der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse 41 mittels Fourier-Analyse 47 unterzogen. Wie bereits beschrieben separiert die Fourier-Analyse 47 diese Spannungssignale 49a..e in Frequenzanteile 42 einer Grundschwingung 45 und Frequenzanteile 42 einer oder mehrerer die Signalverzerrungen bewirkenden überlagernden Schwingungen 46, die sogenannten Oberschwingungen 50.
-
6 beschreibt die einzelnen Schritte der Frequenzanalyse 41 im Detail. Im ersten Analyseschritt 58 werden in der bereits beschriebenen Weise die induzierten Spannungen 38a..e als Spannungssignale 49a..e einer Fourier-Analyse 47 unterzogen und die Grundschwingung 45 sowie die überlagernde Schwingung 46, etwa eine oder mehrere der Oberschwingungen 50 ermittelt. Die in einem weiteren Analyseschritt 59 dargestellte Frequenzanalyse 60 unabhängig davon, ob es sich um eine Grundschwingung 45 oder eine überlagernde Schwingung 46 handelt, zeigt, dass sich die Amplituden 61 scharfer Messer 62 von denen stumpfer Messer 63 nur unwesentlich unterscheiden. In dem folgenden Analyseschritt 64 wird sodann erfindungsgemäß die ermittelte Grundschwingung 45 nicht mehr berücksichtigt und nur die eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile 42 der überlagernden Schwingungen 46 werden in den Zeitbereich 48 rücktransformiert. Das Ergebnis dieser Rücktransformation ist in Analyseschritt 64 am Beispiel von drei Häckselmessern 8 mit unterschiedlich langer Häckselleistung beispielhaft visualisiert. Häckselmesser 8a hat dabei die größte Häckselleistung erbracht, während Häckselmesser 8b ca. 40 % und Häckselmesser 8c nur ca. 10 % der Häckselleistung von Häckselmesser 8a erbracht haben. Mithin kann aus den rücktransformierten Frequenzanteilen 42 der überlagernden Schwingungen 46 auf den Verschleißzustand 39 und damit auf die Schneidschärfe 65 eines jeden Häckselmesser 8 geschlossen werden.
-
7 zeigt nun schematisch die Umsetzung einer Schneidschärfenregelung. Die Amplitude 44 der jeweils induzierten Spannung 38a..e und das daraus jeweils abgeleitete Spannungssignal 49a..e bildet, wie bereits erläutert, ein Maß für den Verschleißzustand 39 und analog die Schneidschärfe 65 eines Häckselmessers 8. Üblicher Weise gilt ein Häckselmesser 8 dann als scharf, wenn die Rundheit (der Radius) der Messerspitze 52 ca. 0,04 mm beträgt. Die in 7 beispielhaft dargestellten Amplituden 44 der Häckselmesser 8a..c entsprechen Radien der Messerspitze 52 von ca. 0,1 mm - 0,25mm - 0,6mm, wobei eine zunehmender Rundheit 52 einem zunehmendem Verschleiß 39 und einer abnehmenden Schneidschärfe 65 entspricht. Im einfachsten Fall kann nun in der Auswerteinheit 36 oder in einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung, auch externen Datenverarbeitungseinrichtung, ein Sollwert „scharfes Messer“ 66 hinterlegt sein, wobei dies im einfachsten Fall ein hinterlegter Sollwert 66 der Amplitude 44 der induzierten Spannung 38a..e, 49a..e ist. Wird der Sollwert 66 unterschritten, wird sodann ein Schleifsignal 67 generiert, wobei hier wie nachfolgend ausgeführt verschiedene Arten der Generierung dieses Schleifsignals 67 denkbar sind. Im einfachsten Fall kann einem Bediener 68 an einem Display 69 visualisiert werden, welches oder welche Häckselmesser 8 den Schwellwert „scharfes Messer“ unterschritten haben. In diesem Fall entscheidet der Bediener wann ein Schleifvorgang 70 der Häckselmesser 8 ausgelöst werden soll. Denkbar ist aber auch, dass eine Steuereinrichtung 71 die Einhaltung des Sollwerts „scharfes Messer“ 66 überwacht und selbsttätig die Auslösung des Schleifvorganges 70 auslöst, wobei die automatische Auslösung des Schleifvorganges 70 vorzugsweise so definiert ist, dass eine Mindestzahl an Häckselmessern 8 den Sollwert 66 unterschreiten muss bevor ein Schleifvorgang 70 aktiviert wird. In an sich bekannter Weise wird hier zudem berücksichtigt, dass sich der Feldhäcksler 2 nicht in einem Arbeitsmodus befindet, indem Erntegut 5 durch den Feldhäcksler 2 bewegt wird.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die Beurteilung des Verschleißzustandes 39 oder der Schneidschärfe 65 auch an Bewertungskriterien 72 gekoppelt sein. Vorzugsweise können die Bewertungskriterien eines oder mehrere der Bewertungskriterien „Schleifflächenlänge 54 des jeweiligen Häckselmessers 8“ 72a, „Rundheit der Häckselmesserspitze 52“ 72b, „allgemeiner Messerverschleiß 39“ 72c und/oder „Balligkeit des Häckselmessers 8“ 72d bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide 11 zum Häckselmesser 8“ 72e sein. In Analogie zu dem zuvor Beschriebenen kann auch bezüglich der Bewertungskriterien 72a..e in der Auswerteinheit 36 oder in einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung, auch externen Datenverarbeitungseinrichtung, ein Sollwert 73 hinterlegt sein, wobei dies im einfachsten Fall ein hinterlegter Sollwert 73 der Amplitude 44 der induzierten Spannung 38a..e, 49a..e ist. In Abhängigkeit von dem gewählten oder einzigem hinterlegten Bewertungskriterium 72a..e kann der hinterlegte Sollwert 73 sodann entweder ein Maß für den Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 insgesamt oder die Schärfe der Schneidkante 24 sein. Wird der Sollwert 73 unterschritten, wird sodann das bereits beschriebene Schleifsignal 67 generiert, wobei hier verschiedene Arten der Generierung dieses Schleifsignals 73 denkbar sind. Im einfachsten Fall kann einem Bediener 68 an einem Display 69 visualisiert werden, welches oder welche Häckselmesser 8 den Sollwert 73 unterschritten haben. In diesem Fall entscheidet der Bediener wann ein Schleifvorgang 70 der Häckselmesser 8 ausgelöst werden soll. Denkbar ist aber auch, dass eine Steuereinrichtung 71 die Einhaltung des Sollwerts 73 überwacht und selbsttätig die Auslösung des Schleifvorganges 70 auslöst, wobei die automatische Auslösung des Schleifvorganges 70 vorzugsweise so definiert ist, dass eine Mindestzahl an Häckselmessern 8 den Sollwert 73 unterschreiten muss bevor ein Schleifvorgang 70 aktiviert wird. In an sich bekannter Weise wird hier zudem berücksichtigt, dass sich der Feldhäcksler 2 nicht in einem Arbeitsmodus befindet, indem Erntegut 5 durch den Feldhäcksler 2 bewegt wird.
-
Sowohl bei Unterschreitung des Sollwertes 66 als auch des Sollwertes 73 kann alternativ oder zusätzlich der Austausch eines Häckselmessers 8 vorgeschlagen werden, nämlich vorzugsweise dann, wenn der Sollwert 66, 73 in so erheblichem Maß unterschritten ist, dass dies auf ein Ende des nutzbaren Bereichs des jeweiligen Häckselmessers 8 schließen lässt.
-
Aufgrund dessen, dass mit zunehmender Rundheit 52 der Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 die induzierte Spannung 38a..e, das daraus abgeleitete Spannungssignal 49a..e steigt ist vorgesehen, dass bei Wahl des Bewertungskriteriums 72b „Rundheit der Häckselmesserspitze 52“ der Sollwert 73 eine Amplitude 44 des ermittelten Spannungssignals 49a..e ist.
-
Da mit zunehmender Schleifflächenlänge 54 des Häckselmessers 8 die Schwingungsdauer 43 der induzierten Spannung 38a..e zunimmt ist bei Wahl des Bewertungskriteriums 72a „Schleifflächenlänge 54 des jeweiligen Häckselmessers 8“ der Sollwert 73 eine Schwingungsdauer 43 des abgeleiteten Spannungssignals 49a..e.
-
Aufgrund dessen, dass bei zunehmendem allgemeinen Verschleiß 39 des Häckselmessers 8 sowohl die Schwingungsdauer 43 als auch die Amplitude 44 der induzierten Spannung 39a..e signifikant zunehmen, ist bei Wahl des Bewertungskriteriums 72c „allgemeiner Messerverschleiß“ der Sollwert 73 eine Amplitude 44 und eine Schwingungsdauer 43 des ermittelten Spannungssignals 49a..e.
-
Mit zunehmendem Verschleiß 39 der Häckselmesser 8 vergrößert sich deren Abstand zur Gegenschneide 11 und die Amplitude 44 der induzierten Spannung 38a..e nimmt signifikant ab, sodass bei Wahl des Bewertungskriteriums 72d, e „Balligkeit des Häckselmessers 8“ bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide 11 zum Häckselmesser 8“ der Sollwert 73 eine Amplitude des ermittelten Spannungssignals 49a..e ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
- 2
- Feldhäcksler
- 3
- Erntevorsatz
- 4
- Einzugs- und Vorpresswalzen
- 5
- Erntegutstrom
- 6
- Häckseleinrichtung
- 7
- Häckseltrommel
- 8
- Häckselmesser
- 9
- Häckselmesseranordnung a...b
- 10
- Einzugsbereich
- 11
- Gegenschneide
- 12
- Cracker
- 13
- Nachzerkleinerungseinrichtung
- 14
- Nachbeschleunigungseinrichtung
- 15
- Auswurfkrümmer
- 16
- Auswurfkrümmerklappe
- 17
-
- 18
-
- 19
-
- 20
- Drehachse Häckseltrommel
- 21
- Trommelboden
- 22
- Trommelrückwand
- 23
- Sensoranordnung a...b
- 24
- Schneidkante
- 25
- Induktionssensor
- 26
- magnetische Erregeranordnung
- 27
- Polanordnung
- 28
- Erfassungsanordnung
- 29
- Flussleiteinrichtung
- 30
- magnetischer Pol
- 31
- Polfläche
- 32
- Luftspaltanordnung
- 63
- stumpfes Messer
- 64
- Analyseschritt
- 33
- Luftspalt
- 34
- Magnetkreis
- 35
- Messanordnung
- 36
- Auswerteinheit
- 37
- magnetische Messgröße
- 38
- Sollwert induzierte Spannung
- 38a.e
- induzierte Spannung
- 39
- Verschleißzustand
- 40
- Drehrichtung
- 41
- Frequenzanalyse
- 42
- Frequenzanteil
- 43
- Schwingungsdauer/Phase
- 44
- Amplitude
- 45
- Grundschwingung
- 46
- überlagernde Schwingung
- 47
- Fourier-Analyse
- 48
- Zeitbereich
- 49
- Spannungssignal a...e
- 50
- Oberschwingung
- 51
- erster Bereich
- 52
- Rundheit der Messerspitze
- 53
- weiterer Bereich
- 54
- Schleifflächenlänge
- 55
- dritter Bereich
- 56
- Messerrücken
- 57
- Winkelstellung
- 58
- erster Analyseschritt
- 59
- weiterer Analyseschritt
- 60
- Frequenzanalyse
- 61
- Amplitude
- 62
- scharfes Messer
- 65
- Schneidschärfe
- 66
- Sollwert „scharfes Messer“
- 67
- Schleifsignal
- 68
- Bediener
- 69
- Display
- 70
- Schleifvorgang
- 71
- Steuereinrichtung
- 72
- Bewertungskriterium a..e
- 73
- Sollwert
- L1..L4
- Abschnitte
-
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 102017103537 [0002]
- EP 1522214 [0003]
- DE 102017103537 A1 [0024]
