DE4041995A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung und regelung von funktionen eines haeckslers - Google Patents

Description

Die Erfindung ist anwendbar zur Überwachung und Regelung von Funktionen eines Häckslers vorwiegend im landwirtschaftlichen Bereich.

In der Landwirtschaft werden Häcksler häufig zum Schneiden oder zur Aufnahme bereits geschnittenen Gutes, zur anschließenden Gut­ zerkleinerung und zum kontinuierlichen Fördern des Häckselgutes auf Transportfahrzeuge eingesetzt. Dabei werden auch zusätzliche Funktionen realisiert, z. B. das Ausbringen von festen und flüssigen Applikationsmitteln.

Um Häcksler wirtschaftlich einsetzen zu können, muß neben der Ausnutzung ihrer Leistungsfähigkeit stets eine hohe Arbeitsqualität erzielt werden. Gerade zur Prozeßsteuerung beim Häcksler sind jedoch nur wenige Lösungen bekanntgeworden.

In der DE/OS 32 32 746 wird die Möglichkeit beschrieben, auf der Grundlage ermittelter Feuchte- und Durchsatzdaten Konservierungsmittel zu dosieren. Der gemessene Feuchtewert wird über ein Quotientenmeßwerk mit der gemessenen Erntegutmenge kombiniert. Weitere das Arbeitsregime eines Häckslers beeinflussende Lösungen sind in der GB-PS 16 05 036, in der DE-OS 35 05 887 und in der DE-OS 37 02 192 dargestellt. In der GB-PS 16 05 036 weist der Häcksler einen der Zuführvorrichtung angeschlossenen Drehzahlfühler und einen die Geschwindigkeit des Häckslers wahrnehmenden Fühler auf. Durch die Verarbeitung der gelieferten Signale wird eine automatische Geschwindigkeit erzielt.

Entsprechend der DE-OS 37 02 192 wird die Messung der Auslenkung der Preßwalzen und des Preßdruckes zur Vortriebssteuerung des Häckslers benutzt.

Eine Einrichtung zur Regelung und Darstellung der Geschwindigkeit und der Maschinenbelastung hat nach DE-OS 35 05 887 einen Ge­ schwindigkeitsfühler und einen Drehzahlfühler an der Häckseltrommel. Ein gesteuertes Schaltsystem ist über Generatoren für Ge­ schwindigkeitsveränderung und über einen Steuersignalverstärker mit einer Stelleinheit verbunden. Gesichert wird ein von der Drehzahländerung und vom Schlupf der Antriebsräder unabhängiger Betrieb mit eingestellter Geschwindigkeit.

In Verbindung mit dem Ausbringen von Konservierungsmitteln ist die Ermittlung des Erntegutdurchsatzes von entscheidender Bedeutung. Dazu sind viele Lösungen bekanntgeworden. So beschreibt die DE-AS 20 50 701, daß ein im Inneren eines Häckslers im Gutstrom angeordnetes, drehbares Fühlorgan ein dem Behälter mit Konser­ vierungsflüssigkeit nachgeschaltetes Ventil regelt. Ähnlich ist die Lösung entsprechend SU 10 34 642 mit einer auslenkbaren Schaufel im Auswurfschacht. Die DE-OS 37 02 192 legt die Auslen­ kung des beweglich gelagerten Einzugsorgans und dessen Drücke als Maß für den Gutdurchsatz zugrunde. Auch die polnische Schrift PL 74 257 ermittelt den Gutdurchsatz abhängig vom Ausschlag der Preßwalzen. Die SU-Schriften 4 84 833 und 10 07 586 nehmen die Höhe des aufgenommenen Schwades als Maß für den Durchsatz. In der DE-OS 32 32 746 sind die federnd gegen die Pickup-Trommel drückenden Niederhalter als zinken-, schleif-, blech- oder sternradartige Meßelektroden ausgebildet, deren Bewegung mit Hilfe von elektrischen Dehnungsmitteln oder Drehpotentiometer erfaßt wird. Bei der Lösung entsprechend SU 12 91 059 ist ein Tachogenerator im Auswurfschacht angeordnet, wobei ein Flügelradgeber als Anker des Tachogenerators wirkt. Die erzeugte Spannung ist direkt pro­ portional der Gutmenge. Die SU-Schrift 12 14 009 beschreibt einen im Krümmer des Auswurfbogens wirkenden Sensor, der die durch den Gutfluß erzeugte Spannung an der Außenwand mit dem größeren Krümmungsradius erfaßt. In der SU-Schrift 13 96 992 wird ein Kennwert für den Gutdurchsatz gefunden, in dem vibroakustische Parameter beim Leerlauf und beim Häckseln verglichen werden. Die SU-Schrift 13 23 016 nimmt über ein Mikrophon den Lärmpegel im Leerlauf und beim Häckseln auf und erhält durch Vergleich der Werte ein Maß für den Gutdurchsatz. Diese Lösungen zur Durchsatz­ ermittlung haben sich in der Praxis aus unterschiedlichen Gründen, z. B. wegen des hohen Aufwandes, ihrer geringen Zuverlässigkeit und hohen Ungenauigkeit nicht bewährt und durchgesetzt. Betrachtet man die unbefriedigenden Lösungen zur Erntegutdurchsatzermittung mit den zur Prozeßsteuerung beim Häcksler bekanntgewordenen im Zusammenhang, so muß man zu der Auffassung gelangen, daß aus der Patent- und Fachliteratur keine Lösungen bekannt­ geworden sind, die eine vom Erntegutdurchsatz abhängige wirksame Steuerung eines Häckslers bzw. Realisierung von Zusatzprozessen offenbaren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen und Regeln von Funktionen eines Häckslers zu schaffen, die sich durch große Zuverlässigkeit, hohe Genauigkeit und Anwenderfreundlichkeit auszeichnen, wobei unmittelbar vom Gutstromdurchsatz ausgehend die Steuerung eines Häckslers sowie die Zugabe von Zusatzstoffen in den jeweils optimalen Bereichen ermöglicht werden muß.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß durch die Drehung der Häckseltrommel deren Funktion und durch einen Gutstromsensor die Förderung von Halmgut signalisiert wird sowie die Signale einer Recheneinheit zugeführt werden. Diese Sensoren dienen zum Signalisieren des Arbeitszustandes der Maschine. Im Auswurfschacht des Häckslers wird zwischen zwei Meßebenen die dem Erntegutstrom proportionale Druckdifferenz gemessen und ein Signal an die Recheneinheit gegeben. Bei Vorliegen der Signale von der Häckseltrommel und vom Gutstromsensor wird das Druck­ differenzsignal als Massestromsignal gewertet, wobei er entsprechende Proportionalitätsfaktor aus den eingebenen Stoffparametern und der aktuellen Häckseldrehzahl ermittelt wird. Das Druck­ differenzsignal wird automatisch bei über eine bestimmte, ein­ stellbare Zeitspanne ausbleibenden Gutstromsignal und gleichzeitig konstant vorhandenem Häckseltrommeldrehzahlsignal von der Meßelektronik am Rechnereingang als Nullsignal bewertet (autozero). Als Gutstromsensor können z. B. Flügelklappen, kapazitive Näherungsschalter, optische Sensoren und Ultraschall-Näherungs­ schalter wirken. Die die Druckdifferenz messende Vorrichtung wird gebildet aus zwei Gruppen von Druckleitungen, die in zwei ver­ schiedenen Meßebenen angeordnet sind. Eine Meßebene befindet sich möglichst nahe an der Häckseltrommel und eine am Ende des sich konisch verengenden Schachtes.

In beiden Meßebenen sind über den Umfang des Auswurfschachtes Bohrungen angeordnet, die jeweils in einer Ebene durch Druckleitungen verbunden sind. Die beiden entsprechenden Druckleitungen sind mit einer Druckdifferenzmeßdose verbunden. Bei Gutdurchsatz ist in der unteren Ebene ein geringerer statischer Druck vorhanden. Das durch die Druckdifferenzmessung entstehende Ausgangssignal wird über einen Tiefpaß gefiltert (Grenzfrequenz ergibt sich als Produkt aus Trommeldrehzahl und Messeranzahl). Das gefilterte Signal wird dann analog-digital gewandelt und der Recheneinheit zugeführt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine wirksame Lösung zur Steuerung eines Häckslers bzw. zur Realisierung von Zusatzprozessen, wie z. B. dem Ausbringen von Konservierungsmitteln, gefunden wurde, die direkt vom Erntegutdurchsatz abhängig sind.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 den Feldhäcksler mit Auswurfschacht und Schnitt durch den Auswurfschacht,

Fig. 2b Anordnung des Gutstromsensors im Auswurfschacht (Sei­ tenansicht),

Fig. 2b Anordnung des Gutstromsensors im Auswurfschacht (Draufsicht),

Fig. 3 Schema der Signalverarbeitung.

Die beiden Meßebenen sind am Auswurfschacht 2 des Feldhäckslers 1 zu erkennen (Fig. 1). Die 1. Meßebene 3 befindet sich direkt hinter der Zerkleinerungseinrichtung. Die 2. Meßeinrichtung 4 befindet sich direkt vor dem sich anschließenden Auswurfkrümmer, um einen möglichst großen Abstand zwischen den Meßebenen zu realisieren. In jeder Meßebene werden vier Bohrungen 5 in den Auswurfschacht gebracht, die über den Umfang verteilt werden. Über diese Bohrungen werden Schlauchnippel 6 gebracht. Die Bohrungen einer Ebene werden über Schläuche 7 miteinander verbunden. Eine gemeinsame Leitung (7a) jeder Meßebene 3, 4 wird auf eine Differenz­ druckmeßdose 8 geführt. Für die Drehzahlerfassung wird ein Inkre­ mentalgeber auf der Häckseltrommelwelle 15 verwendet.

Der Gutstromsensor (Fig. 2) kann folgendes Aussehen aufweisen. Ein in dem Auswurfschacht hineinragendes Flügelelement 9 mit Außenlagerung 10 wir durch den Gutstrom zwischen den beiden Endlagen bewegt. Eine Feder 11 sichert die Nullstellung des Flügelelementes 9 bei fehlendem Gutstrom. Ein Näherungsinitiator 12 tastet die beiden Lagen des Flügelelementes 9 über eine Metallfahne 13 ab, die über einen Steg 14 mit der Drehachse verbunden ist.

Die Signalverarbeitung erfolgt nach dem in Fig. 3 dargestellten Schema.

Das Differenzdrucksignal der Meßdose 8 wird mittels Verstärker 16 verstärkt. Der Tiefpaß 17 unterdrückt die partiellen Druckschwan­ kungen, welche durch die einzelnen Messer der Häckseltrommel 18 verursacht werden. Schließlich erfolgt die Wandlung des analogen elektrischen Signals in einen digitalen Wert mit Hilfe des A/D- Wandlers 19.

Der Gutstromsensor 20, im Ausführungsbeispiel als mechanische Einrichtung beschrieben, erkennt, ob Erntegut gefordert wird oder nicht.

Bei Erreichen der Nenndrehzahl der Häckseltrommel 18 erkennt der Gutstromsensor 20, der durch den Drehzahlgeber 15 in Verbindung mit dem Grenzwertschalter 21 steht, das Vorhandensein oder das Fehlen eines Gutstromes. Bei voller Nenndrehzahl und Fehlen des Erntegutes bildet das Undglied 22 ein Signal.

Wenn dieser Zustand über einen längeren Zeitraum (ca. 2-5 Sekunden) z. B. beim Befahren der Vorgewende erhalten bleibt, was durch die Verzögerungsschaltung 23 erkannt wird, wird das Tor 24 geöffnet, so daß der momentane digitale Differenzdruckwert im Speicher 25 registriert und manifestiert wird. Die Differenz­ schaltung 26 sorgt dafür, daß dieser Wert sofort, aber auch im folgenden Zeitraum, wenn wieder Erntegut gefördert wird, vom aktuellen digitalen Gutstromsignal subtrahiert wird. Somit wird ein automatischer Selbstabgleich der gesamten Meßeinrichtung erreicht (autozero).

Verzeichnis der verwendeten Bezugszeichen

 1 Feldhäcksler
 2 Auswurfschacht
 3 1. Meßebene
 4 2. Meßebene
 5 Bohrungen
 6 Schlauchnippel
 7 Schläuche
 7a gemeinsame Leitung
 8 Differenzdruckmeßdose
 9 Flügelelement
10 Außenlagerung
11 Feder
12 Näherungsinitiator
13 Metallfahne
14 Steg
15 Häckseltrommelwelle
16 Verstärker
17 Tiefpaß
18 Häckseltrommel
19 A/D-Wandler
20 Sensor
21 Grenzwertschalter
22 Undglied
23 Verzögerungsschaltung
24 Tor
25 Speicher
26 Differenzschaltung

Claims (3)

1. Verfahren zur Überwachung und Regelung von Funktionen eines Häckslers, in dem die Drehzahl der Häckseltrommel während des Betriebes des Häckslers gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Drehung der Häckseltrommel 18 deren Funktion und durch einen beispielsweise als Flügelklappe 9 ausgebildeten Gutstromsensor 20 die Förderung von Halmgut signalisiert wird und die Signale einer Recheneinheit zugeführt werden, und daß im Auswurfschacht 2 des Häckslers in der senkrecht zur Förder­ richtung liegenden Ebene die dem Erntegutstrom proportionale Druckdifferenz zwischen zwei Meßebenen 3; 4 gemessen und ein Signal an die Recheneinheit gegeben wird, das bei Vorliegen der Signale von der Häckseltrommel 18 und vom Gutstromsensor 20 als Gutmassestromsignal gewertet wird, wobei der entsprechende Proportionalitätsfaktor aus den eingegebenen Stoffparametern und der aktuellen Häckseldrehzahl ermittelt wird, und daß das Ausgangssignal angezeigt wird und/oder Vorrichtungen steuert und/oder überwacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal bei über eine bestimmte, einstellbare Zeitspanne ausbleibendem Gutstromsignal und gleichzeitig konstant vorhandenem Häckseltrommeldrehzahlsignal automatisch von der Meßelektronik am Rechnereingang als Nullsignal bewertet wird (autozero).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Auswurfschacht 2 eines Häckslers 1 möglichst nahe der Häckseltrommel 18 und am Ende des sich konisch verengenden Schachtes 2 zwei Gruppen von durch vorzugsweise über den Umfang des Aufwurfschachtes 2 angeordnete, zwei Meßebenen bildende Bohrungen vorhanden sind, wobei die Bohrungen jeweils in einer Meßebene gruppenweise durch Druckleitungen verbunden sind und die beiden entstehenen Druckleitungen mit einer Druckdifferenzmeßdose verbunden sind.