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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erntemaschine, insbesondere einen
Ladewagen, mit einem Maschinenrahmen, an dem ein höhenverstellbarer Erntevorsatz
gelagert ist, einer Kolbenzylindereinheit zur Höhenverstellung des Erntevorsatzes
relativ zum Maschinenrahmen, die von einer Druckmittelquelle her über einen
Druckmittelkreis mit Druckmittel beaufschlagt ist, einem Höhensensor sowie einer
Steuereinrichtung zur Betätigung der Kolbenzylindereinheit in Abhängigkeit eines
Höhensensorsignals.
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Eine derartige Erntemaschine ist aus der EP 1 108 351 A1 bekannt, die einen
Mähdrescher mit einem höhenverstellbaren Schneidwerk zeigt. Das Schneidwerk
ist mittels eines Hydraulikzylinders anhebbar, wenn mittels eines Tasters ein
Hindernis erfasst wird. Dieser Taster ist an dem höhenverstellbaren Schneidwerk
angebracht und gibt immer dann ein Signal ab, wenn das Schneidwerk dem Boden zu
nahe kommt oder anders herum ausgedrückt ein Hindernis dem Schneidwerk zu
nahe kommt. Im normalen Betrieb ist das Schneidwerk abgelassen, wobei der
Hydraulikzylinder in Schwimmstellung geschaltet ist. Wird von dem Taster ein
Hindernis erfasst, wird mittels einem Schaltventil hydraulischer Druck auf den
Hydraulikzylinder gegeben, so dass dieser einfährt und das Schneidwerk anhebt. Ist das
Schneidwerk weit genug angehoben, bleibt das Signal des Tasters wieder aus,
woraufhin das Schaltventil wieder zurückschaltet und das Schneidwerk wieder
absinken kann.
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Diese bekannte Höhensteuerung des Erntevorsatzes einer Erntemaschine ist
jedoch weiter verbesserungsfähig. Zum einen erlaubt die genannte Höhensteuerung
lediglich ein Anheben des Erntevorsatzes. Wenn jedoch die Bodenkontur nach
unten geht, ist kein aktives nach unten Fahren des Erntevorsatzes vorgesehen.
Zum anderen fährt die Höhensteuerung dem tatsächlichen Höhenprofil stets
hinterher, da ein Anheben des Erntevorsatzes erst dann erfolgt, wenn der Abstand vom
Boden bereits zu gering ist, da erst dann der Taster anspricht. Der Erntevorsatz
folgt nicht exakt dem Höhenprofil des Bodens.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Erntemaschine der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der
Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise
soll eine verbesserte Höhensteuerung für den Erntevorsatz geschaffen werden, die
sicherstellt, dass der Erntevorsatz exakt dem Höhenprofil des zu bearbeitenden
Bodens folgt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Erntemaschine gemäß
Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist der Höhensensor nicht als Ein-/Aus-Schalter ausgebildet,
sondern gibt ein kontinuierliches Höhensignal ab, das die Höhe eines in
Fahrtrichtung jeweils vor dem Erntevorsatz liegenden Bodenabschnitts angibt. Der
Druckmittelkreis weist ein Proportionalventil auf, das von der Steuereinrichtung in
Abhängigkeit dieses kontinuierlichen Höhensignals angesteuert ist. Dadurch, dass der
Höhensensor nicht nur bei Unterschreiten eines Schwellwerts anspricht, d. h. kein
Ein-/Aus-Signal abgibt, sondern permanent das vor dem Erntevorsatz liegende
Höhenprofil des Bodens erfasst und ein entsprechendes kontinuierliches Signal
abgibt, kann der Erntevorsatz kontinuierlich und quasi vorausschauend auf einen Soll-
Wert gefahren werden. Im Gegensatz zu einer bloßen Schwellwertsteuerung als
Reaktion auf eine bereits geänderte Höhe kann der Erntevorsatz präzise auf eine
gewünschte Soll-Höhe gefahren werden. Dies wird durch ein Proportionalventil
erreicht, das die Druckmittelbeaufschlagung des Hydraulikzylinders steuert und selbst
von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit des kontinuierlichen Höhensignals
angesteuert ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Höhensensor berührungslos arbeitend
ausgebildet und am Maschinenrahmen befestigt. Im Gegensatz zu einem am
höhenverstellbaren Erntevorsatz angebrachten Taster, der erst dann anspricht bzw. erst
dann ein geändertes Signal abgibt, wenn der Erntevorsatz bereits von der Soll-
Höhe abweicht bzw. dem Boden zu nahe kommt, kann durch den am
Maschinenrahmen angeordneten Höhensensor unmittelbar eine Höhenänderung des Bodens
erfasst werden, bevor diese den Erntevorsatz erreicht, so dass der Erntevorsatz
stets auf den Soll-Wert der Höhe über dem Boden gefahren werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Kolbenzylindereinheit doppeltwirkend
ausgebildet, wobei beide Kammern der doppeltwirkenden Kolbenzylindereinheit, d. h. die
beiden Kammern auf den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens, mit dem
Proportionalventil verbunden sind. Das genannte Proportionalventil ist einerseits mit
der Druckquelle und andererseits mit dem Tank des Druckmittelkreises verbunden.
Die anderen beiden Ausgänge des Proportionalventils sind mit den beiden
Kammern der doppeltwirkenden Kolbenzylindereinheit verbunden.
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Vorzugsweise wird dementsprechend die Kolbenzylindereinheit stets
zwangsgeführt, d. h. es ist keine Schwimmstellung der Kolbenzylindereinheit vorgesehen, in
der sich der Erntevorsatz unter seinem Eigengewicht absenken könnte. Der
Erntevorsatz wird zwangsweise stets auf die gewünschte Höhe gefahren.
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Der Erntevorsatz muss nicht zwangsweise von einer einzelnen
Kolbenzylindereinheit angehoben bzw. abgesenkt werden. Es können in Weiterbildung der Erfindung
auch mehrere Kolbenzylindereinheiten vorgesehen sein. Vorzugsweise ist jeder der
Kolbenzylindereinheiten ein Proportionalventil vorgeschaltet, das in der zuvor
beschriebenen Weise einerseits mit den beiden Kammern der jeweiligen
Kolbenzylindereinheit verbunden ist und andererseits mit der Druckquelle sowie dem Tank des
Fluidkreislaufes in Verbindung steht.
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Vorzugsweise ist zwischen der Druckquelle und dem Proportionalventil bzw. den
Proportionalventilen zumindest ein Druckspeicher vorgesehen, der dazu dient, bei
plötzlich auftauchenden Hindernissen genügend Druckfluid zur Verfügung zu
stellen, um ein schnelles Hochreißen des Erntevorsatzes zu erlauben. Der
Druckspeicher ist an die Leitung angeschlossen, die von der Druckquelle zu dem
Proportionalventil führt, wobei zweckmäßigerweise zwischen dem Druckspeicher und der
Druckquelle ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Andererseits ist der
Druckspeicher nicht unmittelbar mit der bzw. den Kolbenzylindereinheiten verbunden,
sondern ausschließlich über eine ventilgesteuerte Verbindung mit der
Kolbenzylindereinheit verbindbar. Insbesondere ist keine ständig offene, freie und ohne ein Ventil
beschaltete Verbindung zwischen dem Druckspeicher und der bzw. den
Kolbenzylindereinheiten vorgesehen, vielmehr ist der Druckspeicher insbesondere
ausschließlich über das Proportionalventil bzw. die Proportionalventile mit der
Kolbenzylindereinheit verbunden. Gegebenenfalls kann das genannte Proportionalventil
über eine mit einem Absperrventil beschaltete Leitung umgangen sein. Für den
Fall, dass der Erntevorsatz plötzlich hochgerissen werden soll, kann das
Absperrventil geöffnet werden, so dass das im Druckspeicher gespeicherte Druckfluid
schnellst möglich auf die Kolbenzylindereinheit gegeben werden kann, um eine
Verzögerung durch das Verstellen des Proportionalventils bzw. den begrenzten
Querschnitt des Proportionalventils zu vermeiden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele
und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines von einem Schlepper gezogenen Ladewagens
nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, der als Erntevorsatz
eine höhenverstellbare Pick-up aufweist, deren Hubzylinder
sensorgesteuert betätigt wird,
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Fig. 2 einen Schaltplan, der den Hydraulikkreis und die Steuereinrichtung zur
Betätigung des Hubzylinders der Pick-up des Ladewagens aus Fig. 1
zeigt, und
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Fig. 3 einen Schaltplan, der den Hydraulikkreis und die Steuereinrichtung zur
Betätigung zweier Hubzylinder zeigt, mit denen die Pick-up des
Ladewagens aus Fig. 1 angehoben bzw. abgesenkt werden kann.
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Der in Fig. 1 gezeigte Ladewagen 1 besitzt einen Maschinenrahmen 2, der einen
Erntegutaufnahmespeicher 3 trägt und selbst von einem Fahrwerk 4 getragen wird,
so dass er auf dem zu bearbeitenden Boden 5 fahren kann. Mittels einer Deichsel 6
ist der Ladewagen 1 an einen Schlepper 7 ankuppelbar, so dass er von diesem
gezogen werden kann.
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An dem Maschinenrahmen 2 ist als Erntevorsatz eine Pick-up 8 angeordnet, die
eine Stachelwalze zur Aufnahme von auf dem Boden liegenden Erntegut sowie
eine Fördereinrichtung zur Förderung des aufgenommenen Ernteguts in den
Erntegutaufnahmespeicher 3 aufweist.
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Die Pick-up 8 ist an dem Maschinenrahmen 2 um eine horizontale Achse quer zur
Fahrtrichtung des Ladewagens 1 schwenkbar gelagert und kann mittels einem
Hydraulikzylinder 9 in ihrer Höhe relativ zum Maschinenrahmen 2 verstellt werden.
Der Hydraulikzylinder 9 ist einerseits am Maschinenrahmen 2 und andererseits an
der schwenkbaren Pick-up 8 angelenkt.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist der Hydraulikzylinder 9 doppeltwirkend ausgebildet. Beide
Druckkammern 10 und 11 des Hydraulikzylinders 9 weisen
Druckleitungsanschlüsse auf und sind über Druckleitungen 12 und 13 mit einem Proportionalventil 14
verbunden. Gemäß Fig. 2 ist der Hydraulikzylinder 9 ausschließlich mit dem
Proportionalventil 14 verbunden.
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Das Proportionalventil 14 ist andererseits über eine Druckleitung 15 mit einer
Druckquelle 16 sowie über eine Rückleitung 17 mit dem Tank 18 des
Hydraulikkreises 19 verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, ist an die Druckleitung 17 zwischen der
Druckquelle 16 und dem Proportionalventil 14 ein Druckspeicher 20
angeschlossen, wobei zwischen dem Anschluss des Druckspeichers 20 an die Druckleitung 15
und der Druckquelle 16 ein Rückschlagventil 21 vorgesehen ist, welches einen
Druckfluidstrom von der Druckquelle zu dem Druckspeicher erlaubt, in umgekehrter
Richtung die Leitung jedoch sperrt.
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Über das Proportionalventil 14 sind die Druckleitungen 12 und 13 bzw. die
Druckkammern 10 und 11 des Hydraulikzylinders 9 wahlweise mit der Druckquelle 16
oder dem Tank 18 verbindbar. Entsprechend der Stellung des Proportionalventils
14 wird die Kolbenstange 22 des Hydraulikzylinders 9 ausgefahren bzw.
eingefahren. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist für den Hydraulikzylinder 9 keine
Schwimmstellung vorgesehen. Seine Stellung ist zwangsgesteuert.
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Das Proportionalventil 14 wird von einer Steuereinrichtung 22 angesteuert, die
gemäß der gezeichneten Ausführungsform aus einem Mikrokontroller 23 und einem
Ansteuerbaustein 24 bestehen kann. Die Steuereinrichtung 22 ist mit einem
Höhensensor 25 verbunden, der, wie Fig. 1 zeigt, vorzugsweise an der Deichsel 6
des Ladewagens 1 befestigt ist und das Bodenprofil des in Fahrtrichtung vor der
Pick-up 8 liegenden Bodens abtastet. Gegebenenfalls kann ein weiterer Sensor
hinter der Pick-up angeordnet sein, um auch bei Rückwärtsfahrt das Bodenprofil
abtasten zu können. Der Höhensensor 25 arbeitet vorzugsweise berührungslos. Es
kann z. B. ein Ultraschallsensor Verwendung finden.
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Die Funktion der Höhensteuerung der Pick-up ergibt sich im Betrieb
folgendermaßen:
Der Höhensensor 25 gibt ein kontinuierliches Höhensignal ab, welches die Höhe
des Bodens 5 bezüglich der Deichsel 6 angibt bzw. aus dem sich die Höhe des
Bodens 5 bezüglich der Deichsel 6 ableiten lässt. Es wird dabei stets ein in
Fahrtrichtung vor der Pick-up 8 liegender Bodenabschnitt abgetastet.
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Das kontinuierliche Höhensignal des Höhensensors 25 wird von der
Steuereinrichtung 22 verarbeitet und der Ansteuerung des Proportionalventils 14 zugrunde
gelegt. In Abhängigkeit des erfassten Höhenprofils betätigt die Steuereinrichtung 22
das Proportionalventil 14, welches wiederum den Hydraulikzylinder 9 betätigt.
Dabei wird die Pick-up 8 stets auf eine Soll-Höhe über dem jeweiligen Bodenprofil
gefahren, so dass sich kontinuierlich ein vorgegebener Abstand zwischen Pick-up 8
und Boden 5 einstellt. Die Pick-up 8 schwebt quasi in vorgegebenem Abstand über
der Kontur des Bodens.
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Der Druckspeicher 20 stellt dabei sicher, dass stets unter Druck stehendes
Druckfluid in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Insbesondere dann, wenn die
Pick-up 8 bei Auftreten eines Hindernisses plötzlich nach oben gerissen werden
soll, d. h., dann, wenn das Proportionalventil 14 plötzlich in seine gänzlich geöffnete
Stellung gefahren wird, stellt der Druckspeicher 20 sicher, dass ausreichend Druck
auf den Hydraulikzylinder 9 gegeben werden kann. Dies ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn eine regelbare Druckquelle 16 im Load-Sensing-Verfahren betrieben
wird, bei der ein Druckaufbau immer eine gewisse Zeit dauert.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 wird die Pick-up 8 nicht mittels eines einzelnen
Hydraulikzylinders 9, sondern mittels zweier Hydraulikzylinder 9 angehoben bzw.
abgesenkt. Die beiden Hydraulikzylinder 9 sind vorzugsweise rechts und links am
Maschinenrahmen 2 angelenkt und jeweils mit der Pick-up 8 verbunden. Wie Fig.
3 zeigt, sind beide Hydraulikzylinder 9 doppeltwirkend ausgebildet. In der zuvor
beschriebenen Weise sind die beiden Druckkammern 10 und 11 eines jeden
Hydraulikzylinders 9 über Druckleitungen 12 und 13 mit jeweils einem Proportionalventil 14
verbunden. Die beiden Proportionalventile 14 sind zueinander parallel geschaltet
und jeweils mit der Druckquelle 16 sowie dem Tank 18 des Hydraulikkreises 19
verbunden. In der zuvor beschriebenen Weise sind zwischen die beiden
Proportionalventile 14 und die Druckquelle 16 ein Druckspeicher 20 sowie ein
Rückschlagventil 21 geschaltet.
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Wie Fig. 3 zeigt, sind beide Proportionalventile 14 von der elektronischen
Steuereinrichtung 22 angesteuert, die die Stellung der beiden Proportionalventile 14 in
Abhängigkeit des Signals des Höhensensors 25 vorgibt.
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Mit Hilfe der Proportionalventile 14 des Hydraulikkreises 19 lässt sich eine
besonders genaue Steuerung der Hydraulikzylinder 9 und damit der Höhe der Pick-up 8
erreichen. Eine den Proportionalventilen 14 vergleichbare Steuerungswirkung ließe
sich auch durch zwei geregelte Proportionaldrosseln erreichen, von denen eine im
Zulauf und eine im Ablauf zum Hydrauliktank angeordnet ist. Bevorzugt ist jedoch
die in den Figuren gezeigte Anordnung eines bzw. mehrerer Proportionalventile.