DE4403893A1 - Vorrichtung zur automatischen Befüllung von Ladebehältern mit einem Gutstrom - Google Patents

Vorrichtung zur automatischen Befüllung von Ladebehältern mit einem Gutstrom

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DE4403893A1
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Manfred Pollklas
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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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