DE19543343A1 - Landwirtschaftliche Ballenpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für Ballenpressen, wodurch eine positionsgenaue Ermittlung des Gewichtes der aufgenommenen Masse möglich ist. Die erfindungsgemäßen Ballenpressen werden beispielsweise in der Landwirtschaft eingesetzt.

Für mobile Erntemaschinen wird in der Schrift WO 84/05353 vorgeschlagen, aus der Menge einer geernteten Gutmasse eine Ertragskarte abzuleiten. Aufbauend auf dieser Idee wurden in der Folgezeit verschiedene Vorrichtungen entwickelt, um auf einem Mähdrescher die Menge des geernteten Gutes gewichtsmäßig erfassen zu können. Beispielhaft seien hier die Anmeldungen DE 41 05 857, DE 38 07 492 und DE 30 45 728 genannt. Eine Wägeeinrichtung für Ballenpressen ist in der Schrift DE 44 36 128 vorgeschlagen.

Eine landwirtschaftlich genutzte Ballenpresse nimmt heute ein Erntegutschwad über mehrere hundert Meter auf, bevor ein fertiger Ballen abgebunden werden kann. Würde man sich mit dem Wiegen des Ballens als Meßmethode zur Ermittlung des teilflächenspezifischen Ertrages begnügen, ergäbe sich eine Auflösung der Ertragskarte, die sich aus der Rechbreite des aufzunehmenden Schwads und der mehrere hundert Meter langen Aufnahmestrecke zur Bildung eines Ballens zusammensetzen würde. Eine solche Auflösung ist jedoch für eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen zu grob und weist ein ungünstiges Kantenlängenverhältnis auf.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu realisieren, das eine möglichst hohe Auflösung der Ertragsmessung für eine teilschlagspezifische Bewirtschaftung von landwirtschaftlichen Flächen bei Ballenpressen ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst, indem eine Ballenpresse mit einer elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung ausgestattet ist, welche mit einer an sich bekannten Sensorik verbunden ist, die während der Bildung eines Ballens die absolute und/oder relative Belastung der Arbeitsorgane der Ballenpresse ermittelt, welche mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen geographischen Position der Ballenpresse verbunden ist, welche die Belastungswerten zugehörigen Positionswerte zuordnet, welche den absoluten oder relativen Belastungswert einer Position zwischenspeichert, welche mit einer Wiegeeinrichtung verbunden ist, die den fertigen gebundenen Erntegutballen wiegt und welche anhand des Gewichts des fertig abgebundenen Ballens und der absoluten und/oder relativen Positionsbelastungswerte einen gewichtsmäßigen positionsgenauen Wert der aufgenommenen Gutmasse ermittelt. Die Ballenpresse kann dabei eine selbstfahrende oder gezogene Rundballen- oder Großballenpresse, eine Hochdruck- oder auch Kompaktrollenpresse sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung und/oder die Vorrichtung zur Ermittlung der geographischen Position der Ballenpresse auf der Ballenpresse selbst oder, soweit vorhanden, auf dem Zugfahrzeug angeordnet. Die an sich bekannte Sensorik zur Ermittlung der absoluten und/oder relativen Belastung der Arbeitsorgane der Ballenpresse ermittelt die Belastungswerte mittels Dehnmeßstreifen, Drehzahlsensoren, Drucksensoren, Temperatursensoren oder ähnlicher Sensorik, die an Antriebswellen oder -ketten, Pleuelstangen, Aufnahme-, Schneid-, Förder-, Vorverdichtungs-, Aufbereitungs- und/oder Preßeinrichtungen angebracht sind. Die Sensorik zur Ermittlung der absoluten und/oder relativen Belastung der Arbeitsorgane der Ballenpresse kann auch das Volumen der aufgenommenen Gutmasse mittels akustischer, kapazitiver, mechanischer und/oder optischer Sensoren wie beispielsweise Ultraschall, Laser oder auch Videosensoren abtasten. Die Wiegeeinrichtung ermittelt den Gewichtswert durch Wiegen an der Anhängedeichsel, an einer oder mehreren Achsen, an der Abgabeeinrichtung, an einem angehängten Sammelwagen oder beim späteren Aufheben eines abgesetzten Gutballens durch eine andere Arbeitsmaschine zum Abtransport. Auf der Ballenpresse können an sich bekannte Vorrichtungen zur Kalibrierung der Wiegeeinrichtung angeordnet sein. Die einzelnen Elemente der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung, der Positionsermittlungsvorrichtung, der Sensorik und der Wiegeeinrichtung sind vorzugsweise durch ein Can-Bus-Netz miteinander verbunden. Die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung rechnet die positionsgenau zugeordneten Gewichtswerte der aufgenommenen Gutmasse in eine digitale Ertragskarte um. Die positionsgenauen Gewichtswerte der aufgenommenen Gutmasse und/oder die digitale Ertragskarte werden von der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung per Kabel, telemetrisch und/oder mittels an sich bekannter Speicherelemente wie beispielsweise Chipkarten, Disketten, Magnetbänder, Compactdiscs, etc. einer elektronischen Anzeige- und/oder Auswerteeinheit zugeführt. Außerdem können in der Ballenpresse Sensoren angeordnet wenn, die bestimmte der Gutmasse, wie beispielsweise die Feuchtigkeit, ermitteln, die ermittelten Charakteristiken an die elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung übermitteln und diese die übermittelten Meßwerte abspeichert oder an Anzeige- und/oder Auswerteeinrichtungen übermittelt. Anstelle einer Ballenpresse kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch auf einer Grüngutmattenmaschine, die keine Bindeeinrichtung aufweist und das zugeführte Erntegut kontinuierlich ablegt, installiert werden, wobei der Gewichtswert der laufend abgegebenen Grüngutmatte gemessen und der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung zugeführt wird.

Das erfinderische Verfahren zur positionsgenauen Ermittlung der von einer Ballenpresse aufgenommenen Gutmasse besteht darin, daß eine elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung einer Ballenpresse während der Bildung eines Gutballens die absolute und/oder relative Belastung der Arbeitsorgane, jeweils zugehörige geographische Positionen der Ballenpresse und das Gewicht des fertigen Ballens mißt und daraus für die jeweiligen geographischen Positionen anhand einer geeigneten Rechenfunktion einen gewichtsmäßigen positionsgenauen Wert der aufgenommenen Gutmasse errechnet.

Eine Ausgestaltung der beschriebenen Erfindung ist in der Beschreibung der folgenden Figur näher erläutert. Es zeigt:

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ballenpresse (2) dargestellt, die ausgestattet ist mit einer Aufnahmevorrichtung (4), einem Förderkanal (6), einem Rafferzinken (8), einer Preßkammer (10), einem Preßkolben (12), einer Abgabeeinrichtung (14), einer elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung (16), eine Positionsermittlungseinheit (18), die mit einer Antenne (20) ausgestattet ist, einem Hauptgetriebe (22), das über eine Antriebswelle (24) mit dem Zugfahrzeug antriebsmäßig verbunden wird, sowie einer Anhängevorrichtung (26) und einem Fahrwerk (28). Außerdem ist die Ballenpresse (2) mit einer Schneideinrichtung ausgestattet, die von einem Schneidrotor (30) mit zugehörigen Messern (32) gebildet ist. Das auf dem Boden liegende Schwad (34) wird von der Aufnahmevorrichtung (4) in die Zuführöffnung des Förderkanals (6) gefördert, dort von dem wahlweise angeordneten Schneidrotor (30) und den Schneidmessern (33) geschnitten, von der Fördereinrichtung (8) durch den Förderkanal (6) weiter transportiert und in die Preßkammer (10) gehoben. Dort verdichtet der Preßkolben (12) das Material zu einem Strang an Gutmasse, der nach einer vorgewählten Länge von einer nicht näher dargestellten Bindeeinrichtung mit einem Bindemittel versehen wird. Der fertig abgebundene Ballen wird dann über die Abgabeeinrichtung (14) auf das Feld abgelegt.

Die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung (16) ist über Verbindungsleitungen mit verschiedenen Sensoren zur Messung der absoluten oder relativen Belastung der Arbeitsorgane verbunden. So wird beispielsweise an der Antriebswelle der Schneideinrichtung über den Sensor (36) die Antriebsbelastung des Schneidmotors (30) gemessen, gleichzeitig wird über den Druckfühler (38) der auf die Schneidmesser (32) wirkende Förderdruck der zu schneidenden Gutmasse gemessen. Im Hauptgetriebe (22) ist ein Drehzahlsensor angeordnet, der Drehzahldifferenzen, die aufgrund der wechselnden Belastung der Arbeitsorgane auftreten, ermittelt. Außerdem sind auf den Pleuelstangen des Preßkolbens (12) Dehnmeßstreifen (40) angeordnet. Über den Drucksensor (42) wird zusätzlich der Arbeitsdruck des Hydraulikzylinders überwacht, der durch Verengung der Preßkammer einen Gegendruck zur Arbeit des Preßkolbens ausübt. Die vorgeschlagenen Sensoren sowie der Anbringungsorte sind nur beispielhaft, an ihrer Stelle können auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren oder andere Meßstellen zur Ermittlung der absoluten oder relativen Maschinenbelastung gewählt werden. Zur Realisierung der Erfindung kann es auch ausreichen, nur einen der vorgeschlagenen Sensoren zur Ermittlung der absoluten oder relativen Belastung der Arbeitsorgane zu verwenden. Die Kombination mehrerer Sensoren bietet jedoch den Vorteil, aus dem größeren verfügbaren Datenbestand einen genaueren Belastungswert unter Ausfilterung möglicher Störgrößen zu erreichen.

Außerdem ist die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung (16) mit einer Vorrichtung (18) zur Ermittlung der aktuellen Position der Ballenpresse verbunden. Eine solche Vorrichtung könnte beispielsweise aus einem GPS-System bestehen. Es können jedoch auch andere, aus dem Stand der Technik bekannte Navigationssysteme oder eine Kombination derselben, die eine hinreichende Genauigkeit aufweisen, für die Erfindung verwendet werden. Außerdem befinden sich auf der Ballenpresse Einrichtungen zur Ermittlung des Gewichtes eines fertig abgebundenen Ballens. An der Anhängevorrichtung befindet sich ein Drucksensor (42) der die jeweilige Stützlast mißt, mit der sich die Ballenpresse an der Anhängevorrichtung abstützt. Außerdem ist an der Abstützung am Ende des Preßkanals ein Drucksensor (44) angebracht, der das Gewicht eines sich am Ausgang des Preßkanals befindlichen Ballens ermittelt. Außerdem sind am Fahrwerk (28) der Ballenpresse (2) Gewichtssensoren angebracht, die das Gewicht der Ballenpresse an der Achse messen. Die vorgeschlagenen drei Meßeinrichtungen erlauben es einzeln oder zusammen, das Gewicht eines Ballens das Ballengewicht zu ermitteln.

Bei einer Großballenpresse ist dabei zu berücksichtigen, daß sich außer der Gutmasse, die sich in dem fertig gebundenen Ballen befindet, weitere Gutmasse im Zuführkanal, in der Preßkammer sowie möglicherweise auch auf der Abgabeeinrichtung (14) befindet. Um einen korrekten Gewichtswert für einen fertig gebundenen Ballen zu erhalten, wird deshalb vorgeschlagen, die Gewichtsentlastung der Ballenpresse direkt nach der Abgabe des Ballens auf das Feld zu messen. Dabei entspräche der gemessene Gewichtsentlastungswert dem Gewicht des abgeworfenen Ballens. Es ist jedoch auch vorstellbar, durch entsprechende Fördereinrichtungen sicherzustellen, daß sich immer nur ein fertig gebundener Ballen auf der Abgabeeinrichtung (14) befindet und dadurch mögliche Störeinflüsse möglichst gering gehalten werden. Bei der Verwendung von Gewichtssensoren am Fahrwerk oder an der Zugeinrichtung ist es erforderlich, die Meßwerte von Störeinflüssen, die beispielsweise aus der Vorfahrt der Ballenpresse über das Feld herrühren können zu eliminieren. So können Bodenunebenheiten die Presse in horizontaler oder vertikaler Richtung beschleunigen, oder ein Gefälle des Bodens in eine Richtung bewirkt eine Verfälschung des Meßergebnisses. Hier sind dem Fachmann jedoch aus dem Stand der Technik vielfältige Möglichkeiten bekannt, solche Störeinflüsse auszufiltern. So können entsprechende Störgrößen mittels einer geeigneten Sensorik ermittelt werden oder durch Mittelwertbildung aus mehreren kurz aufeinanderfolgenden Messungen werden Meßwerte gemittelt. Bei Rundballenpressen kann das Gewicht ebenfalls über Gewichtssensoren an der Zugvorrichtung oder am Fahrwerk ermittelt werden. Bei einer Gewichtsmessung während des Auswurfes des Ballens ist jedoch zu beachten, daß sich dieser in Bewegung befindet und aus der Bewegung wiederum Störgrößen die Ermittlung des korrekten Gewichtswertes verhindern können. Um hier einen korrekten Meßwert zu erhalten, wird vorgeschlagen, entweder den Rundballen kurz für einen Wiegevorgang zu stoppen, durch geeignete Sensoren die Störgrößen zu ermitteln und auszufiltern, durch mehrmalige kurz aufeinanderfolgende Messungen einen Mittelwert zu bilden oder durch Wiegen einzelner oder mehrerer den Preßraum umfangseitig begrenzender Druckrollen oder durch Wiegen des von Preßgurten umschlungenen Ballens zu ermitteln.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des positionsgenauen Gutmasseertrages besteht darin, daß die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung der Ballenpresse während des Zeitraumes der Bildung eines Ballens in definierten Zeittakten die absolute oder relative Belastung von Arbeitsorganen der Ballenpresse ermittelt und die jeweils gemessenen Belastungswerte einem jeweils von der Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen Position ermittelten Positionswert zuordnet. Dieses aus der aktuellen Belastung und der Position bestehende Wertepaar wird von der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung in einem vorhandenen Speicher abgelegt und mit der Vielzahl der weiteren Wertepaare verglichen, wenn ein konkreter Gewichtswert für einen fertigen Erntegutballen gemessen ist. Aus dem konkreten Gewichtswert und der Vielzahl der zwischengespeicherten positionsbezogenen absoluten oder relativen Belastungswerten kann dann für eine bestimmte Position ein konkretes Ertragsgewicht errechnet werden. Die positionsbezogenen Ertragswerte können dann von der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung zu Ertragskarten eines Feldes weiterverarbeitet werden. Diese Ertragskarten können dann durch telemetrische, kabelmäßige oder speichermittelgestützte Übertragung auf Auswerteeinheiten für verfahrenstechnische und/oder betriebswirtschaftliche Optimierungsaufgaben wie beispielsweise für die nachfolgende Düngung benutzt werden.

Die vorgeschlagene elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung besteht aus mindestens einem Mikroprozessor, der mittels geeigneter Software die vorgeschlagenen Aufgaben abarbeiten kann. Der Mikroprozessor kann mit der vorgeschlagenen Sensorik über einen Can-Bus-Netz kommunizieren. Er kann außerdem mit einer geeigneten Hardwareperipherie ausgestattet werden, um Funkkommunikation, Speicherfunktionen und Anzeigefunktionen ausführen zu können. Um eine möglichst genaue Messung des Gewichtes eines Ballens zu ermöglichen, sollten außerdem Vorrichtungen zur Kalibrierung der Wiegeeinrichtungen vorgesehen sein. So kann im Steuerprogramm der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung eine automatische oder mit der Tastatur eingegebene Nullwertsetzung der Wiegeeinrichtung vorgesehen sein, oder anhand von Kalibrierungsgewichten können Justierungen der Wiegeeinrichtung vorgenommen werden. Anstelle der belastungsinduzierten Mengenerkennung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit einer Sensorik ausgestattet werden, die die relative Schwankung der zugeführten Gutmasse anhand von elektronischen Sensoren (46) ermittelt, die das Schwad mittels mechanischer, akustischer, optischer oder Videobildauswertungsmittel abtasten und so eine Ermittlung von Ertragsschwankungen ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich mit geringfügigen Anpassungen auch bei Grüngutmattenmaschinen anwenden. Anstatt den Gewichtswert eines fertig gebundenen Ballens der gemessenen Schwadstärke oder der Maschinenbelastung zuzuordnen, wird bei einer solchen Maschine das Gewicht der kontinuierlich abgelegten Grüngutmatte ermittelt und den jeweiligen Schwadstärken oder Maschinenbelastungen zugeordnet.

Claims (13)

1. Ballenpresse zur Aufnahme, Bündelung und Abgabe von Gutmassen, bestehend aus einer Aufnahmevorrichtung, einer Preßvorrichtung, einer Bindevorrichtung und einer Abgabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ballenpresse mit einer elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung ausgestattet ist, welche mit einer an sich bekannten Sensorik verbunden ist, die während der Bildung eines Ballens die absolute und/oder relative Belastung der Arbeitsorgane der Ballenpresse ermittelt, welche mit einer Vorrichtung zur Ermittlung der aktuellen geographischen Position der Ballenpresse verbunden ist, welche die Belastungswerte zugehörigen Positionswerten zuordnet, welche den absoluten oder relativen Belastungswert einer Position zwischenspeichert, welche mit einer Wiegeeinrichtung verbunden ist, die den fertig gebundenen Erntegutballen wiegt und welche anhand des Gewichts des fertig abgebundenen Ballens und der absoluten und/oder relativen Positionsbelastungswerte einen gewichtsmäßigen positionsgenauen Wert der aufgenommenen Gutmasse ermittelt.

2. Ballenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballenpresse eine selbstfahrende oder gezogene Großballen- oder Rundballenpresse, eine Hochdruck- oder eine Kompaktrollenpresse ist.

3. Ballenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung und/oder die Vorrichtung zur Ermittlung der geographischen Position der Ballenpresse auf der Ballenpresse selbst oder, soweit vorhanden, auf dem Zugfahrzeug angeordnet ist.

4. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Sensorik zur Ermittlung der absoluten und/oder relativen Belastung der Arbeitsorgane der Ballenpresse die Belastungswerte mittels Dehnmeßstreifen, Drehzahlsensoren, Drucksensoren, Temperatursensoren oder ähnlicher Sensorik, die an Antriebswellen oder -ketten, Pleuelstangen, Aufnahme-, Schneid- Förder-, Vorverdichtungs-, Aufbereitungs- und/oder Preßeinrichtungen angebracht sind, ermittelt.

5. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorik zur Ermittlung der absoluten und/oder relativen Belastung der Arbeitsorgane der Ballenpresse das Volumen der aufgenommenen Gutmasse mittels mechanischer, kapazitiver, akustischer und/oder optischer Sensoren wie beispielsweise Ultraschall, Laser oder Videosensoren abtastet.

6. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiegeeinrichtung den Gewichtswert durch Wiegen an der Anhängedeichsel, an einer oder mehreren Achsen, an der Abgabeeinrichtung, einem angehängten Sammelwagen oder beim späteren Aufheben durch eine andere Arbeitsmaschine zum Abtransport ermittelt.

7. Ballenpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Vorrichtungen zur Kalibrierung der Wiegeeinrichtung vorhanden sind.

8. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung, der Positionsermittlungsvorrichtung, der Sensorik und der Wiegeeinrichtung durch ein CAN-Busnetz miteinander verbunden sind.

9. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung die positionsgenau zugeordneten Gewichtswerte der aufgenommenen Gutmasse in eine digitale Ertragskarte umrechnet.

10. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die positionsgenauen Gewichtswerte der aufgenommenen Gutmasse und/oder die digitale Ertragskarte von der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung per Kabel, telemetrisch, per Kabel und/oder mittels an sich bekannter Speicherelemente wie beispielsweise Chipkarten, Disketten, Magnetbänder, Compact Discs, etc. einer elektronischen Anzeige und/oder Auswerteeinheit zugeführt sind.

11. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ballenpresse Sensoren zur Ermittlung bestimmter Charakteristiken der Gutmasse, wie beispielsweise der Feuchtigkeit, angeordnet sind, die Sensoren die ermittelten Charakteristiken an die elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung übermitteln und diese die übermittelten Meßwerte abspeichert oder an Anzeige- und/oder Auswerteeinrichtungen übermittelt.

12. Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballenpresse eine Grüngutmattenmaschine ohne Bindeeinrichtung ist, bei der der Gewichtswert der laufend abgegebenen Grüngutmatte gemessen und der elektronischen Kontroll- und/oder Steuereinrichtung zugeführt wird.

13. Verfahren zur positionsgenauen Ermittlung der von einer Ballenpresse aufgenommenen Gutmasse, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Kontroll- und/oder Steuereinrichtung einer Ballenpresse während der Bildung eine Gutballens die absolute und/oder relative Belastung der Arbeitsorgane, jeweils zugehörige Positionen der Ballenpresse und das Gewicht des fertigen Ballens mißt und daraus für die jeweiligen Positionen anhand einer geeigneten Rechenfunktion einen gewichtsmäßigen positionsgenauen Wert der aufgenommenen Gutmasse errechnet.