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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung
einer Erntemaschine, die eine rotativ antreibbare Gutbearbeitungseinrichtung
umfasst, deren Drehung durch eine Bremse anhaltbar ist.
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Bei selbstfahrenden Feldhäckslern
hat die Häckseltrommel
nach dem Ausschalten des Antriebs auf Grund ihres recht großen Trägheitsmoments
eine relativ lange Nachlaufzeit. Sollte sich ein Bediener darauf
verlassen, dass die Häckseltrommel
bereits steht und öffnet
kurz nach dem Ausschalten des Antriebs die Schutzvorrichtungen der
Häckseltrommel, um
einen Gutstau zu beseitigen oder um die Maschine zu reinigen, ist
er somit einem hohen Gefahrenpotenzial ausgesetzt. Es wurde vorgeschlagen,
bei sich drehender Häckseltrommel
ein Alarmsignal zu geben, um den Bediener darauf aufmerksam zu machen,
dass sich die Häckseltrommel
noch dreht. Derartige Alarmsignale werden jedoch auch dann gegeben,
wenn der Bediener keinen Zugang zur Häckseltrommel beabsichtigt,
weshalb sie manchmal als störend
empfunden werden. Außerdem
beseitigen sie nicht die von der Häckseltrommel ausgehende Gefahr.
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In der
DD 219 651 A wird ein Getriebe für Häckseleinrichtungen
vorgeschlagen, das eine Bremse für
die Zuführeinrichtung
und den Antrieb des Vorsatzes umfasst, die auch auf das Häckselaggregat
wirkt. Die Bremse wird durch eine Fremdkörpersignalisierung automatisch
eingeschaltet. Sie dient somit nur dem Schutz der Häckseltrommel
vor eindringenden Fremdkörpern.
Sie kann die vom Häckselaggregat
ausgehende Gefahr nicht unterbinden, wenn der Bediener den Antrieb
ausschaltet, da sich das Häckselaggregat
dann ungebremst weiterdreht.
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Die
US 4 974 711 A beschreibt eine Steuerung für die Bremse
und Kupplung eines Rasenmähers.
Wegen der wesentlich kleineren Trägheitsmomente der Messer eines
Rasenmähers übernimmt der
Fachmann aus dieser Druckschrift keine Anregung, diese Steuerung
für eine
landwirtschaftliche Erntemaschine eingangs genannter Art zu verwenden.
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Das der Erfindung zu Grunde liegende
Problem wird darin gesehen, eine Lösung bereitzustellen, die dem
Bediener nach dem Abschalten des Antriebs einer Gutbearbeitungseinrichtung
einer Erntemaschine einen gefahrlosen Zugang zur Gutbearbeitungseinrichtung
ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch
die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale
aufgeführt
sind, die die Lösung
in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Es wird vorgeschlagen, die Bremse
mit einer Steuerung zu koppeln, die erfasst, ob eine Bedienersicherheitsbedingung
erfüllt
ist. Nur wenn die Bedienersicherheitsbedingung erfüllt ist,
was der Fall ist, wenn davon ausgegangen werden kann, dass von der
Gutbearbeitungseinrichtung keine Gefährdung für den Bediener ausgeht, veranlasst
die Steuerung, dass die Bremse gelöst wird. Anderenfalls befindet sich
die Bremse in ihrer Wirkstellung.
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Auf diese Weise erreicht man, dass
die Gutbearbeitungseinrichtung durch die Bremse angehalten wird,
solange die Bedienersicherheitsbedingung nicht erfüllt ist,
so dass das Gefährdungspotenzial
für den
Bediener vermindert wird.
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Es ist zweckmäßig, zwischen die Gutbearbeitungseinrichtung
und ihren Antrieb eine Kupplung zu schalten, die ebenfalls durch
die eine Bedienersicherheitsbedingung erfassende Steuerung kontrolliert
wird. Die Steuerung öffnet
die Kupplung, wenn sie die Bremse betätigt und schließt die Kupplung, wenn
sie die Bremse löst.
Dadurch erreicht man, dass die Bremse nicht die Antriebswirkung
des Antriebs überwinden
muss. Die Schaltvorgänge
von Kupplung und Bremse können
synchron oder mit einer gewissen Zeitverzögerung durchgeführt werden.
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Die Bedienersicherheitsbedingung
kann als erfüllt
gelten, wenn sich der Bediener an einer Stelle aufhält, an der
er nicht durch die Gutbearbeitungseinrichtung gefährdet ist,
z. B. in einer Fahrerkabine, und wenn der Bediener den Betrieb der
Gutbearbeitungseinrichtung veranlasst hat, da dann davon auszugehen
ist, dass er sich nicht darauf verlässt, dass die Gutbearbeitungseinrichtung
ruht. Daher bietet es sich an, die Steuerung der Bremse mit einem
Betriebsschalter für
die Gutbearbeitungseinrichtung zu koppeln, um festzustellen, ob
der Bediener einen Betrieb der Gutbearbeitungseinrichtung beabsichtigt. Analog
kann die Steuerung mit einem Zündschalter der
insbesondere selbstfahrenden Erntemaschine bzw. eines sie bewegenden
Trägerfahrzeugs
verbunden sein. Nur bei eingeschaltetem Zündschalter ist ein Lösen der
Bremse sinnvoll. Alternativ oder zusätzlich kann am Arbeitsplatz
eines Bedieners, in der Regel in einer Fahrerkabine oder ein offener
Fahrerstand, ein Anwesenheitsschalter vorhanden sein. Der Anwesenheitsschalter,
z. B. ein Sitzschalter, der nur dann betätigt ist, wenn eine Belastung
auf dem Bedienersitz ruht, ist nur dann eingeschaltet, wenn der
Bediener sich an seinem Arbeitsplatz befindet. Auch nur dann veranlasst
die Steuerung ein Lösen der
Bremse. Steht der Bediener von seinem Arbeitsplatz auf, wird selbsttätig die
Bremse aktiviert und die Gutbearbeitungseinrichtung angehalten,
auch wenn er die Gutbearbeitungseinrichtung und/oder die Zündung nicht
ausschaltet, so dass der Bediener sich nicht verletzen kann.
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Die Bremse wird vorzugsweise hydraulisch betätigt. Um
beispielsweise auch bei einem unbeabsichtigten Druckabfall in der
Bordhydraulik oder beim Abschalten des Antriebsmotors ein Anhalten
der Gutbearbeitungseinrichtung zu gewährleisten, ist es sinnvoll,
die Bremse durch eine Feder in ihre Bremsposition vorzuspannen und
sie hydraulisch zu lösen. Dadurch
gelangt die Bremse selbsttätig
in die Bremsposition, wenn der Hydraulikdruck abfällt.
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Bei verschiedenen Erntemaschinen
steht in der Nachbarschaft der Gutbearbeitungseinrichtung nur wenig
Raum zur Aufnahme der Bremse zu Verfügung. So steht bei Feldhäckslern
mit quer zur Fahrtrichtung eingebauten Häckseltrommeln und bei Mähdreschern
mit ebenfalls quer zur Fahrtrichtung angeordneten Dreschtrommeln
neben den Gutbearbeitungseinrichtungen kaum Platz zur Verfügung, da
die Gesamtbreiten der Erntemaschinen durch die Straßenverkehrsordnungen
festgelegt sind und die Gutbearbeitungseinrichtungen einen großen Anteil
der zwischen den Rädern
verbleibenden Breite einnehmen. Es erweist sich daher als vorteilhaft,
die Bremse im Abstand von der Gutbearbeitungseinrichtung anzuordnen
und durch eine geeignete Antriebsverbindung mit ihr zu verbinden.
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Eine derartige Antriebsverbindung
kann durch einen spannbaren Treibriemen realisiert werden. Der zum
Spannen dienende Hydraulikzylinder ist in einer bevorzugten Ausführungsform
mit einem Druckspeicher verbunden, der ein Weiterbestehen der Antriebsverbindung
auch nach einem Druckabfall in der Druckversorgung für eine zum
Anhalten der Gutbearbeitungseinrichtung hinreichende Zeitspanne
gewährleistet.
Ein derartiger Druckspeicher ist auch für andere lösbare Antriebsverbindungen,
die eine Antriebskupplung darstellen, verwendbar, z. B. hydraulisch
betätigte
Scheibenkupplungen.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung eignet
sich für
alle Erntemaschinen, in denen Gutbearbeitungseinrichtungen angetrieben
werden. Beispiele sind Dreschtrommeln und Dresch- und/oder Trennrotore von Mähdreschern,
Häckseltrommeln
von Feldhäckslern
und Schneidrotore von Ladewagen und Ballenpressen.
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In den Zeichnungen ist ein nachfolgend
näher beschriebenes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
Erntemaschine in Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
und
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2 ein
Schema des Antriebs der Häckseltrommel
und der Sicherheitseinrichtung der Erntemaschine.
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In der 1 ist
eine Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden
Feldhäckslers
dargestellt. Der Feldhäcksler
baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen Rädern 14 und
lenkbaren, rückwärtigen Rädern 16 getragen
wird. Die Bedienung des Feldhäckslers
erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus eine
Erntegutaufnahmevorrichtung 20 einsehbar ist. Mittels der
Erntegutaufnahmevorrichtung 20 vom Boden aufgenommenes
Gut, z. B. Mais, Gras oder dergleichen wird über Zuführwalzen, die innerhalb eines
Einzugsgehäuses
angeordnet sind, einer Häckseltrommel 22 zugeführt, die es
im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide in kleine Stücke häckselt und
es einer Fördervorrichtung 24 aufgibt.
Das Gut verläßt den Feldhäcksler zu einem
nebenherfahrenden Transportfahrzeug oder Anhänger über einen drehbaren Austragsschacht 26. Zwischen
der Häckseltrommel 22 und
der Fördervorrichtung 24 erstreckt
sich eine Nachzerkleinerungsvorrichtung 28, durch die das
zu fördernde
Gut der Fördervorrichtung 24 tangential
zugeführt
wird.
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In der 2 ist
der Antrieb der Häckseltrommel 22 schematisch
dargestellt. Ein Antriebsmotor 30, in der Regel ein Dieselmotor
oder anderer Motor mit innerer Verbrennung, stellt die Antriebsleistung bereit,
die zum Vortrieb und zum Antrieb der Ernteeinrichtungen der Erntemaschine 10 benötigt werden.
Die Ausgangswelle 32 des Antriebsmotors 30 treibt über ein
Zahnradpaar 34 eine Hydraulikpumpe 36 an, die
zur Versorgung der Bordhydraulik der Erntemaschine 10 mit
unter Druck stehendem Hydraulikfluid dient. Sie (oder eine andere
Hydraulikpumpe) erzeugt auch den Hydraulikfluss für hydraulische Vortriebsmotoren,
die die Räder 14, 16 antreiben.
Außerdem
steht die Ausgangswelle 32 über eine elektrisch geschaltete
Kupplung 38 mit einer Riemenscheibe 40 in Antriebsverbindung.
Die Kupplung 38 könnte
auch hydraulisch geschaltet werden. Um die Riemenscheibe 40 verläuft ein
Treibriemen 42, der außerdem
mit Riemenscheiben 44 und 46 zusammenwirkt. Die
Riemenscheibe 44 steht mit der Fördervorrichtung 24 in
Antriebsverbindung, während die
Riemenscheibe 46 mit der Häckseltrommel 22 in Antriebsverbindung
steht. Eine Spannrolle 46 ist durch einen Hydraulikzylinder 48 in
eine Position verbringbar, in der sie den Treibriemen 42 derart
spannt, dass er eine Antriebsverbindung zwischen den Riemenscheiben 40, 44 und 46 bereitstellt.
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Nach dem Anlassen des Antriebsmotors 30 stellt
die Hydraulikpumpe 36 einen Druck des Hydraulikfluids im
Hydrauliksystem bereit, der den damit verbundenen Hydraulikzylinder 48 veranlasst,
die Spannrolle 46 in eine Position zu verbringen, in der der
Treibriemen 42 die Antriebsverbindung zwischen den Riemenscheiben 40, 44, 46 herstellt.
Der Hydraulikzylinder 48 ist durch einen Druckspeicher 50 abgepuffert.
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Die Häckseltrommel 22 stellt,
wie auch die Fördereinrichtung 24 und
der Treibriemen 42 in ihrem rotierenden Zustand ein beträchtliches
Gefahrenpotenzial für
einen Bediener dar, der in die Nähe
ihres Wirkungsbereichs kommt, um beispielsweise Verstopfungen zu
entfernen. Zur Verbesserung der Arbeitssicherheit des Bedieners
ist eine Sicherheitseinrichtung mit einer Bremse 52, einer
Ventileinrichtung 62 und einer Steuerung 64 vorgesehen.
Die Bremse 52 weist einen drehmomentschlüssig mit
der Fördereinrichtung 24 gekoppelten
Körper 54 und
darin angeordnete Bremsbacken 56 auf. Die Bremsbacken 56 sind
durch eine Feder 58 in ihre Bremsposition vorgespannt.
Ein Bremslüftzylinder 60 ist
eingerichtet, die Bremsbacken 56 zusammenzuziehen, um sie vom
Körper 54 abzuziehen
und die Bremse 52 zu lösen.
Die Anbringung der Bremse 52 auf der Welle der Fördereinrichtung 24 hat
den Vorteil, dass an dieser Stelle hinreichend Raum zur Verfügung steht,
während
im Bereich der Häckseltrommel 22,
die breiter als die Fördereinrichtung 24 ist,
wesentlich weniger Raum bleibt.
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Der Bremslüftzylinder 60 ist
hydraulikflüssigkeitsleitend
mit der Ventileinrichtung 62 verbunden, die ihrerseits
mit der Hydraulikpumpe 36 in Verbindung steht. Die Ventileinrichtung 62 ist
elektromagnetisch durch die zum Nachweis einer Bedienersicherheitsbedingung
eingerichtete Steuerung 64 betätigbar. Die Steuerung 64 ist
außerdem
elektrisch mit einem Steuermagneten 66 der elektrisch geschalteten
Kupplung 38 verbunden. Eingänge der Steuerung 64 sind
mit einem Zündschalter 68,
einem Häckseltrommelbetriebsschalter 70 und
einem Anwesenheitssensor 72 verbunden. Der Zündschalter 68 dient
zum Anlassen des Antriebsmotors 30 und um ihn anzuhalten
und ist durch an sich bekannte Verbindungen (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht
eingezeichnet) mit dem Antriebsmotor 30 gekoppelt. Der
Häckseltrommelbetriebsschalter 70 ist wie
der Zündschalter 68 in
der Fahrerkabine 18 angeordnet und dient dazu, den Ernte-
und Häckselbetrieb
zu aktivieren und zu beenden. Der Anwesenheitssensor 72 ist
eingerichtet, zu überprüfen, ob
der Bediener sich in der Fahrerkabine 18 befindet. Er kann
in Form eines Sitzschalters realisiert sein, der die Belastung des
Sitzes erfasst. Es ist aber auch eine Verwendung einer Lichtschranke,
eines Infrarotsensors oder einer Kamera denkbar, um festzustellen,
ob sich der Bediener in der Fahrerkabine 18 aufhält oder
nicht.
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Der Betrieb der Erntemaschine 10 mit
der Sicherheitseinrichtung verläuft
folgendermaßen,
wobei davon ausgegangen wird, dass der Antriebsmotor 30 zunächst stillsteht.
Betätigt
ein Bediener in der Fahrerkabine 18 den Zündschalter 68,
wird zunächst der
Antriebsmotor 30 angelassen. Die Hydraulikpumpe 36 stellt
einen hinreichenden Druck im Bordhydrauliksystem bereit, so dass
der Hydraulikzylinder 48 die Spannrolle 46 in
ihre Spannposition verbringt. Der Treibriemen 42 ist somit
gespannt, solange der Antriebsmotor 30 läuft. Die
Bremse 52 befindet sich durch die Wirkung der Feder 58 in
der Bremsposition. Befindet sich der Bediener an seinem Arbeitsplatz
in der Fahrerkabine 18, so dass der Anwesenheitssensor 72 der
Steuerung 64 die Anwesenheit des Bedieners signalisiert,
und aktiviert der Bediener den Häckseltrommelbetriebsschalter 70,
so veranlasst die Steuerung 64 die Ventileinrichtung 62,
den Bremslüftzylinder 60 mit
von der Hydraulikpumpe 36 bereitgestellter Hydraulikflüssigkeit
zu beaufschlagen. Der Bremslüftzylinder 60 wird
somit nur dann beaufschlagt, wenn der Zündschalter 68 und
der Häcksehtrommel betriebsschalter 70 eingeschaltet
sind und der Anwesenheitssensor 72 einen Bediener am Arbeitsplatz
erfasst. Dadurch zieht der Bremslüftzylinder 60 die
Bremsbacken 56 vom Körper 54 der Bremse 52 ab,
letztere kann sich nunmehr frei drehen. Danach oder gleichzeitig
veranlasst die Steuerung 64 den Steuermagneten 66 der
elektrisch geschalteten Kupplung 38, die Kupplung 38 zu
schließen,
so dass die Häckseltrommel 22 und
die Fördereinrichtung 24 über den
Treibriemen 42 in Drehung versetzt werden. Die anzutreibenden
Förderelemente
der Erntegutaufnahmevorrichtung 20 und die Zuführwalzen
werden in an sich bekannter Weise mechanisch von der Häckseltrommel 22 her
und/oder durch separate Hydraulikmotoren angetrieben.
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Falls der Bediener nun den Häckseltrommelbetriebsschalter 70 ausschaltet,
veranlasst die Steuerung 64, dass der Steuermagnet 66 die
Kupplung 38 auftrennt. Gleichzeitig oder kurz danach veranlasst die
Steuerung 64, dass die Ventileinrichtung 62 den Bremslüftzylinder 60 drucklos
schaltet. Dadurch drückt
die Feder 58 die Bremsbacken 56 in die Bremsposition
und die Bremse verzögert
die Häckseltrommel 22 über die
Antriebsverbindung mit der Fördereinrichtung 24.
Die Häckseltrommel 24 kommt auf
diese Weise in kurzer Zeit zum Stehen. Hat der Bediener die Häckseltrommel
angehalten, weil er einen Gutstau oder eine andere Störung festgestellt hat,
kann er nunmehr gefahrlos die Häckseltrommel 22 und
die anderen Förderelemente
untersuchen. Analog veranlasst die Steuerung 64 aufgrund
des Signals des Anwesenheitssensors 72 ein Öffnen der Kupplung 38 und
eine Aktivierung der Bremse 52, wenn der Bediener die Fahrerkabine 18 verlässt, obwohl
der Häckseltrommelbetriebsschalter 70 noch eingeschaltet
ist und sich demnach die Häckseltrommel 22 noch
dreht. Auch beim Abschalten des Zündschalters 68 veranlasst
die Steuerung 64, dass die Kupplung 38 geöffnet und
die Bremse 52 aktiviert wird. Außerdem sinkt dann der Hydraulikdruck
der Hydraulikpumpe 36 ab, was dazu führt, dass auch der Druck im
Bremslüftzylinder 60 absinkt,
wodurch die Feder 58 die Bremse 52 in die Bremsstellung
verbringt. Anzumerken ist, dass die Steuerung 64 bei auf Abwesenheit
des Bedieners 72 hinweisenden Signalen des Anwesenheitssensors 72 während des
Zeitraums, in dem sich die Häckseltrommel 22 noch dreht
oder drehen könnte,
einen akustischen und/oder optischen Alarm generieren kann.
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Der Druckspeicher 50 stellt
sicher, dass nach dem Abschalten der Zündung oder wenn der Antriebsmotor 30 aus
anderen Gründen
zum Stehen kommt – z.
B. durch Überlastung
oder Leerfahren des Kraftstofftanks – und dem sich daraus ergebenden Abschalten
der Hydraulikpumpe 36 für
eine hinreichend lange Zeitspanne ein ausreichender Druck am Hydraulikzylinder 48 anliegt,
so dass die Spannrolle 46 in ihrer Arbeitsposition verbleibt
und die Antriebsverbindung zwischen der Häckseltrommel 22 und
der Bremse 52 aufrechterhalten bleibt. Es könnte sich
als sinnvoll erweisen, geeignete Sperrventile (nicht eingezeichnet)
zwischen dem Druckspeicher 50 und den übrigen Elementen der Bordhydraulik
vorzusehen, damit in diesem Fall die Bordhydraulik nicht den Druck
aus dem Druckspeicher 50 absorbiert.