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Bezeichnung: Anordnung zur Messung der Arbeitslage einer höhenverstellbaren
Aufnehmervorrichtung einer Erntemaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zum Erfassen des Istwertes der Arbeitslage einer höhenverstellbaren Aufnehmervorrichtung
einer Erntemaschine der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten
Art.
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Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 23 04 081 bekannt. Die Reedschalter
erzeugen jeweils ausgelöst durch den Schaltmagneten, je einen Impuls, der in der
Steuer- oder Regeleinrichtung, die räumlich von der Aufnehmervorrichtung getrennt
in der Erntemaschine angeordnet ist, zugeführt wird. Dazu sind soviele elektrische
Leitungen erforderlich, wie Reedschalter vorhanden sind. Diese Leitungen müssen
zudem an der
Aufnehmervorrichtung sitzenden Wegaufnehmer hingeführt
werden, wodurch sich unter anderem durch die Beweglichkeit des Wegaufnehmers eine
komplizierte und wartungsunfreundliche Verdrahtungstechnik ergibt. Dadurch wird
die Zahl der Meßstufen des Wegaufnehmers begrenzt, was bei den üblichen, großen
Verstellwegen der Aufnehmervorrichtung der Erntemaschine eine in kleinen Schritten
sich vollziehende, feinfühlige Erfassung des Istwertes der Arbeitslage der höhenverstellbaren
Aufnehmervorrichtung unmöglich macht.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Verdrahtungsaufwand für die Reedschalter
erheblich reduziert und von der Anzahl der jeweils eingesetzten Reedschalter unabhängig
gemacht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung nach der Erfindung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der-besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Wegaufnehmer
auch für extrem lange Meßstrecken mit unterschiedlicher Auflösung der Meßstrecke
ausgebildet werden kann und zur Übertragung der Schaltzustände der Reedkontakte
jeweils nur ein Anschluß zum Beispiel am Minuspotential, das meist dem Massepotential
des Fahrzeugs entspricht, und nur eine weitere elektrische Verbindung zu der elektronischen
Steuer:r.oder Regeleinrichtung notwendig ist.
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In bevorzugter Ausbildung sind die Reedschalter, die in langlichen,
etwa zylindrischen Glasröhrchen angeordnet sind, linear in gleichen Abständen und
parallel zueinander angeordnet und jeweils so angeschlossen, daß sie einen Teil
einer in Serie geschalteten Diodenkette abschalten können. Es wird dann jeweils
am Eingang dieser Schaltung die jeweilige Summe der Schwellwertspannungen der nicht
kurzgeschlossenen
Dioden gemessen,diese Spannung ist abhängig von der jeweiligen Stellung des Schaltmagneten
und damit eine linear proportionale Bezugsgröße für die vom Wegaufnehmer zu messende
Weglänge.
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Ferner erfolgt vorteilhaft die Betätigung der Reedkontakte durch ein
gerichtetes Magnetfeld, das von einer Gruppe von Magneten in besonderer Anordnung
erzeugt wird, womit eine Überdeckung von gerade zwei Reedschaltern erzielt werden
kann, um ständig am Eingang der Spannungsteilerschaltung ein Meßsignal zu erhalten.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 in schematischer Seitansicht einen Mähdrescher
mit einer über einen Druckmittelzylinder höhenverstellbaren Aufnehmervorrichtung
für Erntegut, zu der parallel ein Wegaufnehmer angeordnet ist und Fig. 2 ein perspektivisch
dargestelltes Funktionsmodell der Anordnung der aktiven Bauteile dieses Wegaufnehmers.
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In Fig. 1 ist ein selbstfahrender Mähdrescher mit einer vorgeschalteten
Aufnehmervorrichtung 1 für Erntegut schematisch dargestellt. Die Aufnehmervorrichtung
1, die im wesentlichen aus einem nicht näher bezeichneten Schneidwerk, einem Einzugwerk
und einem Einzugkanal besteht, ist an der Frontseite des Mähdreschers um eine in
Querrichtung verlaufende Achse 4 schwenkbar gelagert. Die Verschwenkung und damit
die Höhenverstellung der Aufnehmervorrichtung 1 erfolgt
über einen
Hydraulikzylinder 3, der unterseän Aufnhmervorrichtung 1 einerseits und andererseits
nahe einer vorderen Triebachse 2 des Mähdreschers angelenkt ist.
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Die Stellung des Hydraulik zylinders 3 längs seines Hubes bestimmt
die Arbeitslage der Aufnehmervorrichtung 1, die in Höhenrichtung je nach dem beabsichtigten
Einsatzzweck wählbar und gegebenenfalls regelbar sein muß. Dabei kann der Istwert
der Arbeitslage der Aufnehmervorrichtung 1 über einen Wegaufnehmer 5 abgegriffen
werden, der parallel zum Hydraulik zylinder 3 angeordnet ist und ein stufiges Signal
zur Auswertung in der Steuer- und Regelanordnung für den Stellantrieb der Aufnehmervorrichtung
1 liefern soll.
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Die Anordnung zur Bildung dieses Signals im Wegaufnehmer 5 zeigt Fig.
2.
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Die Anordnung umfaßt eine Anzahl von Reedschaltern 10 - 19, die entsprechend
dem vom Wegaufnehmer 5 zu messenden Weg hintereinander und parallel zueinander angeordnet
sind.
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Grundsätzlich können die Reedschalter 10 - 19 nicht nur wie in der
Zeichnung dargestellt linear in einer Ebene hintereinander angeordnet sein, sondern
auch kreisbogenförmig angeordnet werden, falls beispielsweise ein Kreisweg gemessen
werden soll. Die Reedkontakte 10 - 19 bestehen aus länglichen, etwa zylinderförmigen
Glasröhrchen, in denen relativ zueinander durch Einfluß eines Magnetfeldes bewegliche
Kontakte angeordnet sind. Damit erfolgt die öffnung und Schließung dieser Kontakte
berührungslos.
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Neben den Reedschaltern 10 - 19 ist eine Kette von Dioden 20 - 28
angeordnet, wobei diese Dioden 20 - 28 in Serie geschaltet sind. Zwischen jeweils
zwei dieser Dioden sind Verknüpfungspunkte 30 - 37 gebildet, an denen jeweils die
eine Seite der Reedschalter 10 - 19 angeschlossen ist.
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Auch am Ausgang der letzten Diode 20 ist ein solcher Knoten 29 gebildet
und der letzte Reedschalter 10 angeschlossen,
während gleichermaßen
am Eingang der ersten Diode 28 ein weiterer Knoten 38 gebildet ist, an dem der erste
Reedschalter 19 angeschaltet ist.
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Der jeweils andere Anschluß der Reedschalter 10 - 19 ist mit einer
gemeinsamen Rückleitung 39 verbunden.
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Im räumlichen Aufbau gleicht die Anordnung der Reedschalter 10 - 19
der Kette der Dioden 20 - 28 und der Rückleitung 39, der einer Leiter, wobei die
Reedschalter 10 - 19 in Richtung der Sprossen und die Rückleitung 39 sowie die Kette
der Dioden 28 in Richtung der Leiterholme angeordnet sind. Die Abstände der Reedschalter
10 - 19 untereinander sind dabei gleich.
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Die beschriebene Anordnung stellt eine Spannungsteilerschaltung mit
einem Anschlußpunkt 40 am einen Ende der Rückleitung 39 und einem weiteren Anschlußpunkt
41 am Eingang der ersten Diode 28 der Diodenkette dar. Dem Verknüpfungspunkt 41
ist noch ein Vorwiderstand 42 vorgeschaltet, an dessen Eingang sich ein Anschlußpunkt
43 befindet. Verbindet man bei dieser Schaltung nun den Anschlußpunkt 40 mit dem
Minuspol und den Anschlußpunkt 43 mit dem Pluspol einer eine möglichst konstante
Spannung liefernden Gleichstromquelle, so stellt sich an den Anschlußpunkten 40
und 41, die als Meßpunkte anzusehen sind, eine Spannung U 2 ein, die davon abhängig
ist, welcher der den Meßpunkt 40 und 41 nächstliegenden Reedschalter 10 - 19 geschlossen
ist und damit die von den Meßpunkten 40 und 41 weiter abliegenden Reedschalter und
Dioden durch Kurzschluß abschaltet. Wegen der zum Meßweg proportionalen räumlichen
Lage der Reedschalter 10 - 19 ist bei einer entsprechenden wegabhängigen Schaltung
der Reedschalter 10 - 19 die Spannung U 2 an den Meßpunkten 40 und 41 ein wegproportionales
Signal. Dieses Signal kann über lediglich eine einzige Verbindungsleitung einer
Steuer- oder Regeleinrichtung zugeführt werden.
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Die Meßspannung U 2 an den Meßpunkten 40 und 41 ergibt sich als Summe
der Durchlaß- oder Schleusenspannung derjenigen Dioden 20 - 28, die von den Meßpunkten
40 und 41 aus gesehen durch den betreffenden der Reedschalter 10 - 19 nicht kurzgeschlossen
sind. Bei Verwendung von Silicium-Dioden beträgt die Schwellwertspannung 0,75 Volt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten geschlossenen Anordnung des letzten Reedschalters 10
mißt man an den Meßpunkten 40 und 41 eine Spannung U 2 von 9 x 0,75 Volt = 6,75
Volt unter der Voraussetzung, daß die an den Punkten 40 und 43 angelegte Spannung
U 1 unter Berücksichtigung des Vorwiderstandes 12 ausreichend groß ist, um an jeder
der Dioden 20 - 28 die Schwellwertspannung anstehen zu lassen. Dies ist unter den
vorstehenden Bedingungen der Fall, wenn die Spannung U 1 in bevorzugter Ausführung
12 Volt beträgt.
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Würde der Reedschalter 15 als von den Meßpunkten nächstliegender Schalter
geschlossen werden, würde die Diodenkette 20 - 24 freigeschaltet sein. Der Strompfad
schlöße sich dann vom Anschlußpunkt 43 über den Vorwiderstand 42, die Dioden 28,
27, 26 und 25, den geschlossen Reedschalter 15 und die Verbindungsleitung 39 zurück
zum Anschlußpunkt 40. In diesem Fall betrüge die Meßspannung U 2 viermal 0,75 Volt
= 3 Volt.
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Würde der Reedschalter 19 geschlossen werden, so würde sich an den
Meßpunkten 40 und 41 eine Meßspannung U 2 gleich Null Volt einstellen.
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Die berührungsfreie Betätigung der Reedschalter 10 - 19 erfolgt durch
einen Schaltermagneten 47,'der in einem an den Reedschaltern 10 - 19 vorbei bewegbaren
Schieber 44 angeordnet ist. Dieser Schieber 44 ist beispielsweise mit dem beweglichen
Teil des Hydraulikzylinders 3 gekoppelt, während die Reedschalter 10 - 19 und die
zugehörigen Schaltelemente mit dem feststehenden Teil des Hydraulikzylinders 3 fest
verbunden sind. Dazu sind die Reedschalter 10 - 19 und die weiteren Schaltelemente
in einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Gehäuse angeordnet, das zweckmässig
aus
einem magnetisch nicht leitenden Werkstoff besteht. Ebenso
ist der Schieber 44 aus einem nicht magnetisch leitenden Material gefertigt, um
dadurch Beeinflußungen des Magnetfeldes des Schaltmagneten 47 auszuschließen. Zweckmässig
handelt es sich bei dem Schaltmagneten 47 um einen axial magnetisierten Stahlmagneten,
der im Schieber 44 in paralleler Ausrichtung zu den Reedschaltern 10 - 19 gehalten
ist. Zweckmässig besteht dazu der Schieber 44 aus einem Vollmaterial, wobei der
Schaltmagnet 47 in einer Bohrung dieses Vollmateria angeordnet ist.
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Um eine kontrollierte Streuung des vom Schaltmagneten 47 erzeugten
Magnetfeldes zu erzielen, das maximal nur zwei der Reedschalter 10 - 19 überdecken
soll, um eine Hysterese zwischen dem Ein- und'Ausschaltweg weitgehend zu unterdrücken,sind
auf der den Reedschaltern 10 - 19 abgewandten Seite des Schaltmagneten 47 parallel
dazu zwei weitere Stabmagnete 45 und 46 angeordnet, deren Polung der des Schaltmagneten
47 entgegengerichtet ist. Die beiden zusätzlichen Magnete 45 und 46 liegen spiegelsymmetrisch
zu derjenigen Radialebene des Schaltmagneten 47, die auf der von den Reedschaltern
10 - 19 aufgespannten Fläche senkrecht steht. Durch diese Anordnung wird oberhalb
des Schaltmagneten 47 ein nach oben steil ansteigendes, gebündeltes Magnetfeld erzeugt.
Die Bündelung dieses Magnetfeldes ist vornehmlich von den Abständen abhängig, welche
die zusätzlichen Magnete 45 und 46 vom Schaltmagneten 47 haben, sowie zusätzlich
auch von dem Abstand der zusätzlichen Magnete 45 und 46 zueinander.
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Die scharfe Abgrenzung des Magnetfeldes des Schaltmagneten 47 bewirkt
ein exaktes Schließen und öffnen der Kontakte jedes der Reedschalter 10 - 19 bei
der Vor- und Rückwärtsbewegung des Schiebers 44.
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