DE4403893A1 - Vorrichtung zur automatischen Befüllung von Ladebehältern mit einem Gutstrom - Google Patents
Vorrichtung zur automatischen Befüllung von Ladebehältern mit einem GutstromInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Befüllung von Ladebehältern mit einem Gutstrom, insbesondere
für Erntemaschinen, wie Feldhäcksler oder Mähdrescher,
welche einen in einer horizontalen Ebene und/oder in einer
vertikalen Ebene schwenkbaren Auswurfkrümmer bzw. ein
Auswurfrohr oder ein Überladeband, gegebenenfalls mit einer
endseitigen, schwenkbaren Auswurfklappe, für den Transport
des Gutstromes, wie Silage, Körner, od. dgl., von der
Erntemaschine zum Ladebehälter aufweist.
Bei dem Ernteeinsatz eines Feldhäckslers fährt parallel
neben diesem ein von einem Schlepper gezogener Ladewagen,
der kontinuierlich mit dem frisch gehäckselten Gutstrom
beladen wird, indem das Häckselgut vom Feldhäcksler durch
einen Auswurfbeschleuniger über einen Auswurfkrümmer auf den
Ladewagen gefördert wird. Dabei muß von dem Feldhäcksler-
und dem Schlepperfahrer ständig der Gutstromstrahl
beobachtet werden, damit der Gutstrom nicht neben den
Ladebehälter des Ladewagens auf den Boden fällt und damit
verlorengeht. Dies erfordert unter anderem eine ständige
Anpassung der Fahrgeschwindigkeiten von Feldhäcksler und
Schlepper sowie deren Abstand zueinander. Außerdem soll der
Ladewagen möglichst vollständig und gleichmäßig beladen
werden. Eine möglichst vollständige Ausnutzung des
Ladevolumens bedeutet, daß die Zahl der Ladewagenwechsel und
damit die Zahl der Fahrtunterbrechungen für den Feldhäcksler
während des Ernteeinsatzes verringert werden kann.
Stillstandzeiten jedoch bedeuten bei in der Erntesaison
derartig stark ausgelasteten Erntemaschinen wirtschaftliche
Einbußen. Durch die Notwendigkeit, den Gutstromstrahl vom
Feldhäcksler auf den Ladewagen zu beobachten, wird die
Aufmerksamkeit des Feldhäcksler- und Schlepperfahrers stark
beansprucht. Für den Feldhäcksler-Fahrer besteht die
Möglichkeit, den Auswurfkrümmer nach Beobachtung des
Gutstromstrahles manuell so zu verschwenken, daß der
Gutstrom für eine gleichmäßige Verteilung des Erntegutes auf
dem Ladewagen an einer anderen Stelle auftritt. Dies
bedeutet jedoch eine zusätzliche Belastung für den
Feldhäcksler-Fahrer. Besonders in Kurvenfahrten, bei und
nach einem Fahrtrichtungswechsel, z. B. am Ende einer
Maisreihe, fällt häufig Erntegut neben den Ladewagen auf den
Boden.
Mähdrescher verfügen über einen Korntank, der entweder
während des Dreschens über ein hydraulisch schwenkbares
Kornauslaufrohr auf einen Ladewagen abgetankt wird, oder im
Stillstand abgetankt wird. Hier tauchen die oben genannten
Abfüllprobleme ebenfalls auf. Auch die Abtankung beim
stillstehenden Mähdrescher erfordert die Anwesenheit einer
Bedienperson während des Abtankens. Diese muß das
Auslaufrohr so verschwenken, oder den Ladewagen so gegenüber
dem Auslaufrohr verfahren, daß der Ladewagen möglichst
vollständig und gleichmäßig mit dem Körnerstrom befüllt
wird. Oftmals wird das Korn auch auf dem Ladewagen von Hand
mit einer Schaufel gleichmäßig verteilt. Diese Arbeiten
begrenzen eine weitere Verkürzung der Stillstandzeiten,
obwohl moderne Mähdrescher an sich eine hohe Entladeleistung
aufweisen.
Aus der EP 0 131 693 B1 ist eine Erntemaschine mit einem
steuerbaren beweglichen, das Erntegut auf einen angehängten
Wagen ausstoßenden Stutzen bekannt. Dort sind zwei
Fühlermittel vorgesehen, welche zum Abtasten der relativen
Schwenkstellung des Stutzens und der relativen Ausrichtung
von Erntemaschine und Wagen dienen. Die Fühlermittel sind
von Potentiometern gebildet. Der Stutzen wird in einem
vorbestimmten Schwenkwinkelbereich nacheinander in mehrere
Stellungen periodisch verschwenkt, um eine gleichmäßige
Befüllung des Wagens zu erzielen. In Kurvenfahrten wird dann
der Schwenkwinkelbereich des Stutzens entsprechend der
Signale der Fühlermittel automatisch stark begrenzt.
Aus der EP 0 070 340 B1 ist eine Vorrichtung zum Steuern
einer Auslaufschurre für Ernte-Zerkleinerungs-Lademaschinen
mit einem Anhänger bekannt. Dort wird die relative
Schwenkstellung der Auslaufschurre zur Anhängerlängsrichtung
ermittelt, indem an der Auslaufschurre ein Radiowellensender
und ein Empfänger und auf dem Anhänger ein
hohlspiegelartiger Reflektor angeordnet ist. Dabei werden
vom Radiowellensender ausgehende Wellen vom Reflektor zum
Empfänger reflektiert.
Bei diesen vorbekannten Vorrichtungen ist die
Schwenksteuerung auf jeweils nur eine spezielle Kombination
von Erntemaschine und Anhänger ausgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Befüllung von Ladebehältern mit einem Gutstrom,
insbesondere für Erntemaschinen, zu schaffen, die eine
automatische, verlustfreie und möglichst vollständige
Befüllung eines Ladebehälters ermöglicht, die sicher und
zuverlässig aufgebaut ist und für die verschiedenen
Ladebehälter einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an
dem Auswurfkrümmer/Auslaufrohr mindestens ein optischer
und/oder akustischer Entfernungsmesser zur Vermessung des
Ladebehälters und zur Messung von Füllstandshöhen des
Füllgutes auf dem Ladebehälter angeordnet ist, wobei der
Entfernungsmesser gemeinsam mit dem Auswurfkrümmer/
Auslaufrohr horizontal und/oder vertikal verschwenkbar ist
und/oder unabhängig von diesem horizontal und/oder vertikal
verschwenkbar ist. Die von dem Entfernungsmesser erzeugten
Entfernungssignale sind einer elektronischen Auswerte- und
Steuereinrichtung zugeführt, welche entsprechend der
empfangenen Entfernungssignale eine horizontale und/oder
vertikale Verschwenkung des Auswurfkrümmers/Auswurfrohres,
gegebenenfalls auch die Verschwenkung einer endseitig am
Auswurfkrümmer angeordneten Auswurfklappe, zur Änderung der
Auswurfrichtung des Gutstromes auf den Ladebehälter bewirkt.
Dabei wird die Auswurfrichtung des Gutstromes durch die
Auswerte- und Steuereinrichtung so geändert, daß eine
möglichst vollständige, verlustfreie Befüllung des
Ladebehälters erzielt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt,
welches nachfolgend näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Erntemaschine mit einem
Auswurfkrümmer und daran an einer Auswurfklappe
angeordnetem Entfernungsmesser, welcher über einem
Ladewagen positioniert ist,
Fig. 2 eine Seitenansicht des auf einem Drehkranz
gelagerten Auswurfkrümmers in waagerechter Stellung
der Auswurfklappe,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Auswurfkrümmers in einer um
fast 90° vertikal nach unten geneigten Stellung der
Auswurfklappe,
Fig. 4 ein Blockschaltbild mit einer elektronischen
Auswerte- und Steuereinrichtung, Steuerventilen,
Schaltern und Kontrollampen,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Ladebehälter eines
Ladewagens mit auftreffendem Gutstrom und vier um
diesen angeordneten Abtastpunkten des
Entfernungsmessers,
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Ladebehälter mit teilweise
neben dem Ladebehälter liegenden Abtastpunkten des
Entfernungsmesser,
Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch einen teilweise
gefüllten Ladebehälter mit zwei, unterschiedliche
Füllhöhen signalisierenden, Abtastpunkten des
Entfernungsmessers,
Fig. 8 eine Draufsicht auf den Ladebehälter mit einer den
auftreffenden Gutstrom umschließenden Abtastfläche
des Entfernungsmesser,
Fig. 9 eine Draufsicht auf den Ladebehälter wie in Fig. 8,
jedoch mit einer teilweise außerhalb des
Ladebehälters liegenden Abtastfläche,
Fig. 10 eine Höhenskala und einen Längsschnitt durch einen
Ladewagen mit darüber angeordnetem
Entfernungsmesser,
Fig. 10A die Signalverläufe der mit den Ortungsstrahlen
über den Entfernungsmesser gemessenen Entfernungen
längs eines leeren Ladewagens,
Fig. 11 eine Höhenskala und einen Querschnitt durch einen
leeren Ladewagen mit darüber angeordneter
Auswurfklappe mit den Entfernungsmesser in der
vertikal um 90° nach unten geneigten Stellung,
Fig. 11A Signalverläufe am Entfernungsmesser bei der
Vertikalverschwenkung der Auswurfklappe mit dem
Entfernungsmesser,
Fig. 11B den Steuerspannungsverlauf an den
Neigungssteuerventilen für die
Vertikalverschwenkung der Auswurfklappe,
Fig. 12 eine Höhenskala und einen Längsschnitt durch einen
teilweise gefüllten Ladewagen mit darüber
angeordnetem Entfernungsmesser,
Fig. 12A Signalverläufe am Entfernungsmesser bei der
Verschwenkung längs des teilweise gefüllten
Ladebehälters,
Fig. 13 eine Höhenskala und einen Querschnitt durch einen
teilweise gefüllten Ladewagen mit darüber
angeordneter Auswurfklappe mit dem
Entfernungsmesser in der vertikal um 90° nach unten
geneigten Stellung,
Fig. 13A Signalverläufe am Entfernungsmesser bei der
Vertikalverschwenkung der Auswurfklappe über dem
teilweise gefüllten Ladewagen,
Fig. 13B den Steuerspannungsverlauf an den Neigungs-
Steuerventilen während der Verschwenkung,
Fig. 14 bis 17 Stirnansichten verschiedener Ausführungsformen des
Entfernungsmessers,
Fig. 18 einen Querschnitt durch einen teilweise gefüllten
Ladewagen mit einem auf das Füllgut auftreffenden
Ortungsstrahl und den davon ausgehendem Bündel
reflektierter Strahlen,
Fig. 19 einen vergrößerten Ausschnitt des Abtastbereiches
des Ortungsstrahles (vgl. Fig. 18) mit einfallenden
Ortungsstrahlen und den reflektierten Strahlen.
In Fig. 1 ist eine Erntemaschine (1), z. B. ein
Feldhäcksler, mit Schneidwerk (2) und einem um 180°
horizontal verschwenkbaren Auswurfkrümmer/Auswurfrohr (3)
gezeigt. Der Auswurfkrümmer (3) dient dem Transport des
geernteten Gutstromes (13) von der Erntemaschine (1) auf
einen Ladebehälter (4), z. B. ein Ladewagen. An dem
auswurfseitigen Ende des Auswurfkrümmers (3) ist eine
zweigeteilte, vertikal schwenkbare Auswurfklappe (5)
angeordnet. An der verschwenkbaren Auswurfklappe (5)
befindet sich ein optischer und/oder akustischer
Entfernungsmesser (6). Mit diesem Entfernungsmesser (6) läßt
sich nun der Ladebehälter (4) nach Länge, Breite und Tiefe
vermessen und die Füllstandshöhen (h) des Füllgutes (14) auf
dem Ladebehälter (4) bestimmen. Außerdem ist damit
überprüfbar, ob der Gutstrom (13) auf den Ladebehälter (14)
trifft bzw. ganz oder teilweise an dem Ladebehälter (4)
vorbei ausgeworfen wird. Der Entfernungsmesser (6) ist
gemeinsam mit dem Auswurfkrümmer (3) und der Auswurfklappe
(5) horizontal und/oder vertikal verschwenkbar. In einer
alternativen Ausführungsform ist der Entfernungsmesser (6)
unabhängig vom Auswurfkrümmer (3) und der Auswurfklappe (5)
über eine separate Schwenkvorrichtung (nicht dargestellt)
horizontal und/oder vertikal verschwenkbar an dem
Auswurfkrümmer (3) oder der Auswurfklappe (5) gelagert.
Die von dem Entfernungsmesser (6) erzeugten
Entfernungssignale (ES) sind einer elektronischen Auswerte-
und Steuereinrichtung (10) zugeführt (vgl. das
Blockschaltbild auf Fig. 4). Die von einem µ-Prozessor mit
digitalem Speicher gebildete Auswerte- und Steuereinrichtung
(10) bewirkt, entsprechend den vom Entfernungsmesser (6)
empfangenen Entfernungssignalen (ES), eine horizontale
und/oder vertikale Verschwenkung des Auswurfkrümmers (3)
und/oder der Auswurfklappe (5) zur Änderung der
Auswurfrichtung des Gutstromes (13) auf den Ladebehälter
(4), so daß eine möglichst verlustfreie und vollständige
Befüllung des Ladebehälters (4) erzielt wird.
In die Auswerte- und Steuereinrichtung (10) ist eine
maximale Füllstandshöhe für das Füllgut (14) auf den
Ladewagen (4) eingebbar. Wenn diese Füllstandshöhe, gemessen
mit dem Entfernungsmesser (6), lokal erreicht ist, bewirkt
die Auswerte- und Steuereinrichtung (10) eine Verschwenkung
des Auswurfkrümmers (3) und/oder der Auswurfklappe (5) zur
Änderung der Auswurfrichtung, so daß der Gutstrom (13) an
einer anderen Stelle des Ladebehälters (4) mit einer
geringeren Füllstandshöhe (h) auftrifft.
Die maximale Füllstandshöhe ist über ein Potentiometer (12)
manuell einstellbar, dessen Ausgangsspanung der Auswerte-
und Steuereinrichtung (10) zugeführt ist. Alternativ dazu
kann die maximale Füllstandshöhe über eine Tastatur in die
Auswerte- und Steuereinrichtung (10) eingegeben werden.
Der Auswurfkrümmer (3) ist auf einem Drehkranz (7) - vgl.
Fig. 2 und 3 - in einem Schwenkwinkelbereich von 180°
zwischen zwei jeweils senkrecht zur Erntemaschinen-
Längsrichtung angeordneten Schwenkwinkel-Endlagen horizontal
schwenkbar gelagert. Damit kann ein Ladewagen (4) zur
Aufnahme des Erntegutes auf der linken oder auf der rechten
Seite in Parallelfahrt neben der Erntemaschine fahren. Der
gesamte Auswurfkrümmer (3) kann stufenlos höhenverschwenkbar
ausgeführt sein. In einer alternativen Ausführungsform
beträgt der Schwenkwinkelbereich 240°.
In den Fig. 2 und 3 sind Seitenansichten des
Auswurfkrümmers (3) mit der Auswurfklappe (5) in der
waagerechten und in der nach unten geneigten Stellung
gezeigt. An dem Auswurfkrümmer (3) ist ein Hydraulikzylinder
(9) angelenkt, der an einem am ersten Klappenteil (5A) der
Auswurfklappe (5) angeordneten Schwenkhebel (SE) zur
Vertikalverschwenkung der Auswurfklappe (5) angreift. Das
erste Klappenteil (5A) der Auswurfklappe (5) ist in einer
Schwenkachse (5C) am Auswurfkrümmer (3) gehalten. Das
zweite, äußere Klappenteil (5B) der Auswurfklappe (5) ist
mit dem ersten Klappenteil (5A) schwenkbar verbunden.
Zusätzlich ist zwischen dem Auswurfkrümmer (3) und dem
zweiten, äußeren Klappenteil (5B) eine Verbindungs- und
Haltestange (5D) angeordnet, welche jeweils an dem
Auswurfkrümmer (3) und dem zweiten Klappenteil (5B) drehbar
gelagert ist.
Der Entfernungsmesser (6) ist in einem U-förmigen Gehäuse
(6A) an dem nach unten offenen zweiten, äußeren Klappenteil
(5B) der Auswurfklappe (5) und diesen von oben übergreifend
angeordnet.
In einer Ausführungsform wird der Entfernungsmesser (6) von
einer LASER-Interferometer-Meßvorrichtung mit einem oder
mehreren Sendelasern (6B) und Photoempfängern (6C) gebildet.
In einer alternativen Ausführungsform wird der
Entfernungsmesser (6) von einer Ultraschall-Meßvorrichtung
mit einem oder mehreren Ultraschall-Sendern und -Empfängern
(6D), wie Piezoelementen, gebildet.
Die Sender und Empfänger des Entfernungsmessers (6) sind an
der der Auswurfrichtung zugewandten Stirnseite des Gehäuses
(6A) angeordnet. Die von dem Entfernungsmesser (6)
ausgehenden Ortungsstrahlen (OS) treffen benachbart zum
austretenden Gutstrom (13) auf den Ladebehälter (4) auf
(vgl. Fig. 5, 6 und 8, 9). Außerdem verlaufen die
Ortungsstrahlen (OS1, OS2) leicht divergent von der
Tangential-Auswurfrichtung des aus der Auswurfklappe (5)
ausgeworfenen Gutstromes (13) weg. Die von dem
Entfernungsmesser (6) ausgesandten Ortungsstrahlen (OS)
bilden mehrere um die Auftrefffläche des auf dem
Ladebehälter (4) auftreffenden Gutstromes (13) herum
verteilt angeordnete Abtastpunkte. In Fig. 5 und 6 sind vier
rechteckförmig angeordnete Abtastpunkte (A1, A2, A3, A4)
dargestellt. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß die
Ortungsstrahlen (OS) eine den auf den Ladebehälter (4)
auftreffenden Gutstrom (13) teilweise oder vollständig
umschließende Abtastfläche (A) bilden (vgl. Fig. 8 und 9).
Zur Horizontalverschwenkung des Auswurfkrümmers (3) ist an
dem Drehkranz (7) ein Motor (8), vorzugsweise ein Ölmotor,
angeordnet, der über zwei Steuerventile (SV1, SV2), eines
für die Drehung nach rechts und eines für die Drehung nach
links, ansteuerbar ist. Diese Steuerventile (SV1, SV2)
werden von der Auswerte- und Steuereinrichtung (10)
elektrisch entsprechend den Entfernungssignalen (ES)
angesteuert (vgl. Fig. 4).
Der an der Auswurfklappe (5) vorgesehene Hydraulikzylinder
(9) zur Vertikalverschwenkung derselben wird über zwei
Neigungssteuerventile (SV3, SV4), eines für die
Verschwenkung nach oben und eines für die Verschwenkung nach
unten, angesteuert. Die Neigungssteuerventile (SV3, SV4)
sind ihrerseits von der Auswerte- und Steuereinrichtung (10)
entsprechend den von dem Entfernungsmesser (6) empfangenen
Entfernungssignalen (ES) elektrisch ansteuerbar (vgl. Fig.
4). Die Ventile (SV1, SV2; SV3, SV4) sind vorzugsweise von
Magnetventilen gebildet.
An dem Auswurfkrümmer (3) ist ein erster Positionsmelder
(11) zur Anzeige der jeweiligen Horizontal-Schwenkstellung
an die Auswerte- und Steuereinrichtung (10) vorgesehen.
Dieser Positionsmelder (11) ist vorzugsweise von einem
Potentiometer gebildet, das bei der Horizontalverschwenkung
das Auswurfkrümmers (3) verstellt wird. Die Ausgangsspannung
des Potentiometers (11) ist der Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) zugeführt.
An der Erntemaschine (1) ist in den beiden Schwenkwinkel-
Endlagen je ein Endschalter (S2, S3) vorgesehen, dessen
jeweiliger Schaltzustand (Auf, Zu) der Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) zugeführt ist (vgl. Fig. 1 und
Fig. 4).
Bei An- und Abfahrten zu oder von einem Ernteeinsatz auf der
Landstraße wird der Auswurfkrümmer (3) entgegen der
Fahrtrichtung nach hinten in eine Parkposition verschwenkt.
Diese Stellung des Auswurfkrümmers (3) wird der Auswerte-
und Steuereinrichtung (10) über einen Parkkontaktschalter
(S1) ebenfalls angezeigt.
Die Vorrichtung weist einen manuell zu betätigenden
Positionsauswahlschalter (S4) mit drei Schalterstellungen
auf, der vorzugsweise in der Fahrerkabine der Erntemaschine
(1) angeordnet ist. Die Schalterstellungen sind der
Auswerte- und Steuereinrichtung (10) zugeführt, welche je
nach Schalterstellung die Steuerventile (SV1, SV2) für die
Horizontalverschwenkung des Auswurfkrümmers (3) betätigt. In
der Mittelstellung des Positionsauswahlschalters (S4) wird
der Auswurfkrümmer (3) in die Parkstellung verschwenkt, in
der linken Stellung des Schalters wird der Auswurfkrümmer
(3) in eine zur Fahrtrichtung linke Position verschwenkt und
in der rechten Schaltstellung in eine zur Fahrtrichtung
rechte Position (vgl. Fig. 4).
An der Auswurfklappe (5) ist vorzugsweise ein zweiter
Positionsmelder (nicht dargestellt) zur Anzeige der
Neigestellung der Auswurfklappe (5) an die Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) vorgesehen.
In Fig. 10 ist die Höhenskala mit einem leeren Ladewagen (4)
im Längsschnitt dargestellt. Über dem Ladewagen (4) ist der
nach unten geneigte Entfernungsmesser (6) angeordnet.
Der bei der Horizontalverschwenkung des Auswurfkrümmers (3)
über dem Ladewagen (4) oder bei dem Verfahren des Ladewagens
(4) gegenüber dem Auswurfkrümmer (3) mit dem
Entfernungsmesser (6) gemessene Signalverlaufist in der
Fig. 10A dargestellt. Dort sind die mit den eingezeichneten
Ortungsstrahlen (OS1, OS2) ermittelten Höhenunterschiede in
Abhängigkeit von der Zeit (t), z. B. der Verschwenkzeit,
dargestellt. Dieser Signalverlauf ist in der Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) abspeicherbar. Das Signal (ES1)
korrespondiert zu dem Ortungsstrahl (OS1) und das Signal
(ES2) zu dem Ortungsstrahl (OS2). Auf diese Weise ist der
Höhenunterschied zwischen den oberen Rändern (4F) der
Ladebehälter-Wände (4A, 4B, 4C, 4D) und dem Ladebehälter-
Boden (4E) zu ermitteln. Unter Berücksichtigung von
Schwenkradius und Verschwenkzeit, die zwischen der
Registrierung der vorderen und hinteren Ladebehälter-Wand
(4A, 4B) vergeht, läßt sich über die Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) die Länge des Ladebehälters (4)
bestimmen.
In Fig. 11 ist eine Höhenskala mit einem leeren Ladewagen
(4) im Querschnitt dargestellt. Über dem Ladewagen (4)
befindet sich die Auswurfklappe (5) mit dem
Entfernungsmesser (6) in der vertikal nach unten geneigten
Stellung. Zur Quervermessung des Ladebehälters (4) wird die
Auswurfklappe (5) mit dem Entfernungsmesser (6) ausgehend
von dieser Stellung nach oben in die waagerechte Stellung
und zurück in die eingezeichnete Ausgangsstellung vertikal
verschwenkt. Die mit den eingezeichneten Ortungsstrahlen
(OS1, OS2) ermittelten Entfernungssignale (ES1, ES2) sind
gegenüber dem Neigungsschwenkwinkel in Fig. 11A dargestellt.
Aus diesen Entfernungssignalen (ES1, ES2) läßt sich in
Korrelation mit den Neigungsschwenkwinkeln die Breite und
die Höhe des Ladebehälters (4) bestimmen.
In Fig. 11B sind Steuerspannungen an den
Neigungssteuerventilen (SV3, SV4) während des Verschwenkens
dargestellt.
Auf diese Weise ist das Ladevolumen des Ladebehälters (4)
von der Auswerte- und Steuereinrichtung (10) bestimmbar.
Außerdem ist so über die Auswerte- und Steuereinrichtung
(10) eine maximale Füllstandshöhe vorherbestimmbar.
In Fig. 12 ist eine Höhenskala mit einem teilweise gefüllten
Ladewagen (4) im Längsschnitt dargestellt. Über dem
Ladewagen (4) ist der nach unten geneigte Entfernungsmesser
(6) angeordnet. Die mit den eingezeichneten Ortungsstrahlen
(OS1, OS2) ermittelten Entfernungssignale (ES1, ES2) sind in
Fig. 12A gegenüber der Verschwenkzeit (t) dargestellt. Der
Entfernungssignalverlauf ist spiegelbildlich zum Verlauf der
Füllstandshöhe (h).
In Fig. 13 ist eine Höhenskala mit einem teilweise gefüllten
Ladebehälter (4) im Querschnitt dargestellt. Die nach unten
geneigte Auswurfklappe (5) mit dem Entfernungsmesser (6)
befindet sich über einer seitlichen Ladebehälter-Wand. Die
mit den eingezeichneten Ortungsstrahlen (OS1, OS2)
ermittelten Entfernungssignale (ES1, ES2) sind gegenüber dem
Neigungsschwenkwinkel in Fig. 13A dargestellt.
In Fig. 13B sind die Steuerspannungen an den
Neigungssteuerventilen (SV3, SV4) während des Verschwenkens
dargestellt.
In Fig. 14 ist die Stirnansicht auf das Gehäuse (6A) einer
Ausführungsform des Entfernungsmessers (6) gezeigt. Auf der
Stirnfläche sind mehrere Ein- und Austrittslinsen (6E)
verteilt angeordnet, durch die die Ortungsstrahlen (OS)
austreten und die vom Ladebehälter (4), dem Füllgut (13)
oder dem Feldboden reflektierten Strahlen (RS) in den
Entfernungsmesser (6) auf den/die Empfänger gelangen.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform des
Entfernungsmessers (6) befinden sich auf der Stirnfläche des
Gehäuses (6A) vier rechteckig angeordnete Sendelaser (6B),
die jeweils von einem Array aus einzelnen Photoempfängern
(6C) umgeben sind. Durch eine geeignete Phasenansteuerung
der einzelnen Photoempfänger (6C) ist eine optimale
Einstellung der Empfangsrichtcharakteristik zum Empfang der
reflektierten Strahlen (RS) erreichbar.
In Fig. 16 ist eine Ausführungsform des Entfernungsmessers
(6) mit über die Stirnfläche des Gehäuses (6A) gleichmäßig
verteilt angeordneten Piezoelementen (6D) als Ultraschall-
Sender und -Empfänger gezeigt.
Die in Fig. 17 dargestellte Ausführungsform des
Entfernungsmessers (6) weist Arrays aus einzelnen
Piezoelementen (6D) auf, die als Ultraschall-Sender und
-Empfänger wirken können.
In Fig. 18 ist ein teilweise mit Füllgut (14) beladener
Ladewagen (4) dargestellt. Auf das Füllgut (14) fällt ein
Ortungsstrahl (OS) und bildet dort einen Abtastpunkt (A1).
Von diesem Abtastpunkt (A1) geht ein Bündel aus in
verschiedene Richtungen weisenden, reflektierten Strahlen
(RS) aus. Ein Teil der Strahlen wird immer auch zum
Entfernungsmesser (6) reflektiert und gelangt dort auf
den/die Empfänger und wird zur Entfernungsmessung benutzt.
Bei einem Füllgut (14), z. B. Silage, ist die Oberfläche
nicht ideal glatt, sondern aufgrund unterschiedlicher
Orientierungen einzelner Fasern o. dgl. relativ uneben. Dies
hat zur Folge, daß parallel einfallende Ortungsstrahlen (OS)
diffus gestreut werden. Dies ist in Fig. 19 verdeutlicht, wo
der Bereich des Abtastpunktes (A1) gegenüber Fig. 18
vergrößert dargestellt ist.
Auch die geringen Oberflächenrauhigkeiten der Ladebehälter-
Wände und des Bodens sind ausreichend dafür, daß immer
auch ein Teil der unter verschiedenen Winkeln auf den
Ladebehälter (4) auftreffenden Ortungsstrahlen (OS) zum
Empfänger reflektiert wird.
Der Entfernungsmesser (6) sowie die automatische
Verschwenksteuerung zur Änderung der Auswurfrichtung werden
durch die Betätigung eines Hauptschalters (S5) aktiviert.
Die Auswerte- und Steuereinrichtung (10) betätigt eine
optische oder akustische Anzeige (15), wenn der Ladebehälter
(4) so weit gefüllt ist, daß an keiner Stelle die lokale
Füllstandshöhe (h) mehr unter der vorbestimmbaren maximalen
Füllstandshöhe liegt.
Über eine Kontrollampe (16) wird dem Fahrer angezeigt, ob
die automatische Verschwenksteuerung eingeschaltet ist.
Über eine weitere optische oder akustische Anzeige (17) wird
dem Fahrer mitgeteilt, daß sich der Auswurfkrümmer (3) in
einer Schwenkwinkel-Endlage oder in der Parkstellung
befindet.
Wenn sich die Abtastfläche (A) oder einzelne Abtastpunkte
(A1) außerhalb des Ladebehälters (4) befinden, wird dies
über eine optische oder akustische Warnvorrichtung
angezeigt.
Claims (24)
1. Vorrichtung zur automatischen Befüllung von
Ladebehältern mit einem Gutstrom, insbesondere für
Erntemaschinen, wie Feldhäcksler oder Mähdrescher, welche
einen um eine vertikale und/oder horizontale Achse gesteuert
schwenkbaren Auswurfkrümmer/Auswurfrohr oder ein
Überladeband, gegebenenfalls mit einer endseitigen,
schwenkbaren Auswurfklappe, für den Transport des
Gutstromes, wie Silage, Körner, od. dgl., von der
Erntemaschine zum Ladebehälter aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Auswurfkrümmer/Auswurfrohr (3)
mindestens ein optischer und/oder akustischer
Entfernungsmesser (6) zur Vermessung des Ladebehälters (4)
und zur Messung von Füllstandshöhen (h) des Füllgutes (14)
auf dem Ladebehälter (4) angeordnet ist, wobei der
Entfernungsmesser (6) gemeinsam mit dem
Auswurfkrümmer/Auswurfrohr (3) horizontal und/oder vertikal
verschwenkbar ist und/oder unabhängig von diesem horizontal
und/oder vertikal verschwenkbar ist,
und daß von dem Entfernungsmesser (6) erzeugte
Entfernungssignale (ES) einer elektronischen Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) zugeführt sind, welche entsprechend
der empfangenen Entfernungssignale (ES) eine horizontale
und/oder vertikale Verschwenkung des
Auswurfkrümmers/Auswurfrohres (3), gegebenenfalls auch die
Verschwenkung der Auswurfklappe (5), zur Änderung der
Auswurfrichtung des Gutstromes (13) auf den Ladebehälter (4)
bewirkt, so daß eine möglichst vollständige, verlustfreie
Befüllung des Ladebehälters (4) erzielt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Entfernungsmesser (6) von einer LASER-
Interferometer-Meßvorrichtung mit einem oder mehreren
Sendelasern (6B) und Photoempfängern (6C) gebildet ist,
wobei die von dem Sendelaser (6B) ausgehenden
Ortungsstrahlen (OS) vom Ladebehälter (4), dem Füllgut (14)
und/oder dem Feldboden zumindest teilweise zu den
Photoempfängern (6C) reflektiert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Entfernungsmesser (6) von einer Ultraschall-
Meßvorrichtung mit einem oder mehreren Ultraschall-Sendern
und -Empfängern (6D), wie Piezoelementen, gebildet ist,
wobei die von den Ultraschall-Sendern ausgehenden
Ortungsstrahlen (OS) vom Ladebehälter (4), dem Füllgut (14)
und/oder dem Feldboden zumindest teilweise zu den Empfängern
reflektiert werden.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser (6) am
auswurfseitigen Endbereich des Auswurfkrümmers/Auswurfrohres
(3) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß von dem Entfernungsmesser (6)
ausgehende Ortungsstrahlen (OS) benachbart zum austretenden
Gutstrom (13) auf den Ladebehältern (4) auftreffen.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Entfernungsmesser
(6) ausgesandten Ortungsstrahlen (OS) gegenüber der
Tangentialauswurfrichtung des aus dem Auswurfkrümmer-
Auswurfrohr (3) ausgeworfenen Gutstromes (13) leicht
divergent vom Gutstrom (13) weg verlaufen.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Entfernungsmesser
(6) ausgehenden Ortungsstrahlen (OS) eine den auf den
Ladebehälter (4) auftreffenden Gutstrom (13) teilweise oder
vollständig umschließende Abtastfläche (A) bilden.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Entfernungsmesser
(6) ausgehenden Ortungsstrahlen (OS) mehrere um die Fläche
des auf dem Ladebehälter (4) auftreffenden Gutstromes (13)
herum verteilt angeordnete Abtastpunkte (A1, A2, A3, A4)
bilden.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Entfernungsmesser (6)
und der Auswerte- und Steuereinrichtung (10) für einen
leeren Ladebehälter (4) der Abstand zwischen einer vorderen
und einer hinteren Ladebehälter-Wand (4A, 4B), der Abstand
zwischen den seitlichen Ladebehälterwänden (4C, 4D) und der
Abstand den oberen Rändern (4F) der Ladebehälter-Wände (4A,
4B, 4C, 4D) zum Boden (4E) des Ladebehälters (4) durch
Horizontal- und Vertikalverschwenkung des Entfernungsmessers
(6) vermeßbar ist, und daraus von der Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) das Ladevolumen ermittelt wird.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der an der Erntemaschine (1)
angeordnete Auswurfkrümmer/Auswurfrohr (3) auf einem
Drehkranz (7) in einem Schwenkwinkelbereich von 240°
zwischen zwei jeweils quer zur Erntemaschinen-Längsrichtung
angeordneten Schwenkwinkel-Endlagen horizontal schwenkbar
gelagert ist, und der Drehkranz (7) von einem über die
Auswerte- und Steuereinrichtung (10) entsprechend der vom
Entfernungsmesser (6) empfangenen Entfernungssignale (ES)
ansteuerbaren Motor (8) zur Horizontalverschwenkung des
Auswurfkrümmers/Auswurfrohres (3) angetrieben wird.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Auswurfkrümmer-
Auswurfrohr (3) ein erster Positionsmelder (11) zur Anzeige
der jeweiligen Horizontal-Schwenkstellung an die Auswerte-
und Steuereinrichtung (10) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Erntemaschine (1) in den
Schwenkwinkel-Endlagen je ein Endschalter (S2, S3)
vorgesehen ist, deren jeweiliger Schaltzustand (Auf, Zu) der
Auswerte- und Steuereinrichtung (10) zugeführt ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (8) zum Verschwenken
des Auswurfkrümmers/Auswurfrohres (3) von einem über zwei
Steuerventile (SV1, SV2), eines für die Drehung nach links
und eines für die Drehung nach rechts, ansteuerbaren Ölmotor
gebildet ist, wobei die Steuerventile (SV1, SV2) jeweils von
der Auswerte- und Steuereinrichtung (10) entsprechend den
von dem Entfernungsmesser (6) empfangenen
Entfernungssignalen (ES) elektrisch angesteuert werden.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Auswurfkrümmer/Auswurfrohr
(3) bei der Verschwenkung ein Potentiometer als
Positionsmelder (11) für die Horizontal-Schwenkstellung
betätigt, dessen Ausgangs-Spannungssignal der Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) zugeführt ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser (6) an der
endseitig am Auswurfkrümmer/Auswurfrohr (3) vertikal
schwenkbar gelagerten Auswurfklappe (5) angeordnet ist, und
die Auswurfklappe (5) mittels eines am Auswurfkrümmer-
Auswurfrohr (3) angelenkten Hydraulikzylinders (9) in einem
Schwenkwinkelbereich von 90° verschwenkbar ist, wobei der
Hydraulikzylinder (9) von zwei Neigungssteuerventilen (SV3,
SV4), eines für die Verschwenkung nach oben und eines für
die Verschwenkung nach unten, angesteuert wird, welche
ihrerseits von der Auswerte- und Steuereinrichtung (10)
entsprechend den von dem Entfernungsmesser (6) empfangenen
Signalen (ES) elektrische Steuersignale empfangen.
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an der vertikal schwenkbaren
Auswurfklappe (5) ein zweiter Positionsmelder zur Anzeige
der Neigestellung an die Auswerte- und Steuereinheit (10)
vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswurfklappe (5) zur
Änderung der Auswurfrichtung für den Gutstrom (13) zwischen
einer waagerechten und einer vertikal nach unten gerichteten
Stellung verschwenkbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser (6) in
einem an der nach unten offenen Auswurfklappe (5) und diese
von oben übergreifenden U-förmigen Gehäuse (6A) angeordnet
ist, wobei die Sender (6B) und Empfänger (6C) des
Entfernungsmessers (6) an der der Auswurfrichtung
zugewandten Stirnseite des Gehäuses (6A) angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) eine maximale Füllstandshöhe für das
Füllgut (14) auf dem Ladebehälter (4) eingebbar ist, und
wenn diese Füllstandshöhe lokal auf dem Ladebehälter (4)
erreicht ist, die Auswerte- und Steuereinrichtung (10) den
Auswurfkrümmer/Auswurfrohr (3) und/oder die Auswurfklappe
(5) zur Änderung der Auswurfrichtung verschwenkt, so daß der
Gutstrom (13) an einer anderen Stelle des Ladebehälters (4)
mit einer geringeren Füllstandshöhe (h) auftrifft.
20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Füllstandshöhe über
ein Potentiometer (12) manuell einstellbar ist, dessen
Ausgangsspannung der Auswerte- und Steuereinrichtung (10)
zugeführt ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Füllstandshöhe über
eine Tastatur in die Auswerte- und Steuereinrichtung (10)
eingebbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) die maximale Füllstandshöhe aus den
geometrischen Abmessungen des Ladebehälters (4), Höhe,
Länge, Breite, welche mit dem Entfernungsmesser (6)
vermeßbar sind, bestimmt.
23. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) eine akustische oder optische
Warnvorrichtung betätigt, wenn die Abtastfläche (A) oder
einzelne Abtastpunkte (A1, A2, A3, A4) des
Entfernungsmessers (6) außerhalb des Ladebehälters (4)
liegen.
24. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und
Steuereinrichtung (10) eine akustische oder optische Anzeige
(15) betätigt, wenn der Ladebehälter (4) bereits so weit mit
dem Füllgut (14) beladen ist, daß an keiner Stelle des
Ladebehälters (4) die lokale Füllstandshöhe (h) mehr unter
der vorbestimmbaren maximalen Füllstandshöhe liegt.
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