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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Steuerung der Dichte von Packen von Erntematerial, die
in einer landwirtschaftlichen Ballenpresse geformt werden, und insbesondere
auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, die bzw. das Maßnahmen
zur vorübergehenden
Unterbrechung des Normalbetriebs des Dichtesteuersystems beinhaltet,
wenn keine Erntematerial-Ladungen in die Ballenpresse eingespeist werden,
wie z. B. am Wendebereich bzw. an den Enden eines Feldes.
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Übliche landwirtschaftliche
Ballenpressen umfassen einen Rahmen, der auf zwei Rädern über ein
Feld bewegt wird, um von diesem Heu, Stroh oder Silagegras aufzunehmen
und dieses Erntematerial einer Ballenkammer zuzuführen, in
der es zu parallelepipedförmigen
Packen unter der Wirkung eines Preßkolbens komprimiert wird,
der sich im Inneren der Ballenkammer hin- und herbewegt. Wenn die
Packen eine vorgegebene Länge
erreicht haben, wird ein Bindemechanismus betätigt, um den fertigen Packen
mit einer Vielzahl von Strängen
zu umgeben und um die Strangenden miteinander zu verknoten, um einen
fertigen Ballen zu bilden, der aus der Ballenpresse ausgeworfen
wird.
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Üblicherweise
umfaßt
die Ballenkammer zumindest einen beweglichen Wandabschnitt, dessen Position
eingestellt werden kann, um den Querschnitt in Querrichtung der
Ballenkammer und damit den Widerstand zu ändern, auf den der sich hin-
und herbewegende Preßkolben
auftrifft, wenn eine neue Ladung von Erntematerial in die Kammer
eingespeist wird. Es ist in der Technik gut bekannt, den beweglichen
Wandabschnitt mit Stellgliedeinrichtungen zu versehen, um automatisch
dessen Position in Abhängigkeit
von einer Sensoreinrichtung einzustellen, die die tatsächliche
Kraft mißt,
mit der das Material in der Ballenkammer komprimiert wird, um auf
diese Weise die Dichte des Packens auf einen vorgegebenen Wert einzustellen.
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Derartige
Systeme arbeiten gut, solange neue Ladungen in einer gleichförmigen Reihenfolge in
die Ballenkammer eingeführt
werden. Während der
normalen Ballenpreßoperationen
können
jedoch Situationen auftreten, in denen kein oder fast kein neues
Material in die Ballenkammer eingeführt wird. Dies kann im Wendebereich
auftreten, in dem die Ballenpresse gewendet wird und keine Schwaden zur
Verfügung stehen,
oder auf Feldabschnitten, an denen die Erntematerialdichte sehr
klein geworden ist, beispielsweise aufgrund einer Infektion des
Erntematerials. Zu solchen Gelegenheiten wirken keine wesentlichen
Kräfte
auf den sich hin- und herbewegenden Preßkolben ein, und das Dichtesteuersystem könnte hieraus
ableiten, daß eine
weitere Verengung des Querschnittes der Ballenkammer erforderlich
ist, um die gewünschte
Ballendichte zu erzielen. Je länger
die Periode ist, über
die kein neues Material in die Ballenkammer eingeführt wird,
desto mehr wird der Querschnitt der Ballenkammer verengt. Bei der
ersten vollen Ladung des Erntematerials kann die verengte Kammer
jedoch einen derartigen Widerstand gegen die Bewegung des Packens
unter der Wirkung des Preßkolbens
hervorrufen, das unannehmbare Kräfte
erzeugt werden und ein Teil des Ballenpreßmechanismus gebrochen werden
kann. Wesentliche Folgeschäden
können
dadurch ausgeschlossen werden, daß der Antriebsstrang des Preßkolbens
mit Scherbolzen versehen wird, die brechen und den Preßkolben
von dem Traktor-Antriebsstrang trennen, wenn derartige außergewöhnliche
Kräfte
auftreten. Derartige Scherbolzen sind ausreichend, um unvorhersehbare
Kraftspitzen zu berücksichtigen,
sie rufen jedoch lediglich Frustrationen hervor, wenn sie dazu verwendet
werden, die häufigeren
Wirkungen eines Kraftanstiegs beim Wenden oder nach dem Wenden der
Ballenpresse auf dem Wendebereich abzufangen.
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Gemäß der
US-A-4 166 414 kann
der Normalbetrieb des Ballendichte-Steuersystems durch ein Steuerventil
unterbrochen werden, das von dem Stopfermechanismus betrieben wird.
Wenn der Stopfermechanismus keinen periodischen Betrieb ausführt, um
neues Erntematerial in die Ballenkammer einzuführen, schließt das Ventil
aus, daß unter
Druck stehendes Öl
dem hydraulischen Stellglied des beweglichen Wandabschnittes zugeführt wird.
Ein derartiges System arbeitet nur in Ballenpressen befriedigend,
die einen Stopfermechanismus haben, der in Abhängigkeit von dem vollständigen Füllen des
Zuführungskanals
betätigt
wird. Anderenfalls würde
das System nicht zwischen Fällen
unterscheiden, in denen neue Ladungen in die Ballenkammer eingeführt werden,
und anderen Fällen,
in denen der Preßkolben
im Leerlauf arbeitet. Der Sensor zum Abschätzen eines vollständigen Füllens des
Kanals muß weiterhin
zuverlässig
sein, damit eine ungelegene Einstellung der Ballenkammer ausgeschlossen
wird.
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Bei
dem Modell New Holland D 1000 wurde die Kraft des Preßkolbens
durch zwei Lastzellen überwacht,
die zwischen dem Hauptteil des Preßkolbens und den Preßkolben-Kurbelarmen
befestigt waren. Wie dies in der
EP-A-0 379 230 beschrieben ist, wurden die
Signale der Lastzellen analysiert, um hieraus eine Anzeige der Bewegung
des Ballens in der Ballenkammer abzuleiten. Eine Einstellung der Öffnung der
Ballenpresse wurde ausgeschlossen, wenn die Spitzenkräfte des
Preßkolbens
unterhalb eines Schwellenwertpegels blieben, was als Anzeige für einen
leerlaufenden Preßkolben
angesehen wurde. Es wurde jedoch festgestellt, daß der in
der Ballenkammer angesammelte Erntematerialpacken sich nach jedem
Kompressionshub leicht ausdehnte, so daß auf dem Preßkolben
immer noch eine erhebliche Kraft während des folgenden Hubes einwirkte,
obwohl kein neues Material in die Ballenkammer eingeführt wurde.
Entsprechend mußte
der Schwellenwertpegel auf einen Wert eingestellt werden, der in unpraktischer
Weise nahe an den normalen Ballendichteeinstellungen lag. Beim Ballenpressen
von losem und elastischem Erntematerial, wie z. B. Stroh, arbeitete
dieses System nicht in befriedigender Weise.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehend angegebenen
Probleme zu überwinden
und ein Dichtesteuersystem zu schaffen, das in zuverlässiger Weise
eine unerwünschte
Ballenpressen-Einstellung verhindert, wenn kein Erntematerial in
die Ballenkammer eingespeist wurde.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Dichtesteuersystem
für eine landwirtschaftliche
Ballenpresse geschaffen, die folgendes umfaßt:
- – eine Ballenkammer,
die zumindest einen beweglichen Wandabschnitt aufweist,
- – Einrichtungen
zum Einführen
von Ladungen des Erntematerials in die Ballenkammer, und einen Preßkolben
zum Komprimieren der Ladungen zu Packen des Erntematerials in der
Ballenkammer, und
- – Einrichtungen
zur Zuführung
einer Vielzahl von Strängen
aus Bindematerial an die Packen aus Erntematerial zur Bildung einer
Vielzahl von Schlingen um diese herum,
wobei das Dichtesteuersystem
folgendes umfaßt:
- – Einrichtungen
zum Messen der Last auf den Preßkolben
während
des Komprimierens der Ladungen zur Ermittlung eines Wertes, der
die Dichte der Packen anzeigt,
- – Stellgliedeinrichtungen
zur Änderung
der Position des beweglichen Wandabschnittes,
- – mit
den Meßeinrichtungen
und den Stellgliedeinrichtungen betriebsmäßig verbundene Einrichtungen
zur Einstellung der Position des beweglichen Wandabschnittes in
Abhängigkeit
von dem ermittelten Dichtewert, und
- – mit
den Stellgliedeinrichtungen betriebsmäßig verbundene Einrichtungen,
die eine Einstellung des beweglichen Wandabschnittes ausschließen, wenn
keine wesentliche Menge an Erntematerial in die Ballenkammer eingeführt wurde,
- – wobei
die die Einstellung ausschließenden
Einrichtungen betreibbar sind, um die Bewegung der Packen zu überwachen
und um die Einstellung des beweglichen Wandabschnittes auszuschließen, wenn
keine wesentliche Bewegung dieses Packens gemessen wurde.
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Dieses
Dichtesteuersystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die die
Einstellung ausschließenden
Einrichtungen Einrichtungen zur Überwachung der
Bewegung der Stränge
umfassen, um die Bewegung der Packen festzustellen.
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Somit
wird verhindert, daß bei
niedrigen Lastwerten, wie sie an dem Wendebereich festgestellt werden,
eine unerwünschte
Verengung der Ballenkammer hervorrufen würden. Es können Sensoren vorgesehen sein,
um die Querbewegung der Stränge
aus Bindematerial zu überwachen,
beispielsweise mit Hilfe von Schwingungssensoren. Anderenfalls können Sensoren
zur Überwachung
der Längsbewegung
der Stränge
verwendet werden. In diesem Fall kann man Sensoren auf die Führungsräder richten, über die
hinweg das Bindematerial der Ballenkammer zugeführt wird. Ihre Signale ermöglichen
die Feststellung von Längenwerten
für jeden Strang.
Die Summe der Längenwerte
kann mit einem Schwellenwert verglichen werden.
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Das
System kann die Bewegung des Packens feststellen, während die
Last auf den Preßkolben
einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, um die anderen Störsignale
zu vernachlässigen,
die nicht auf eine tatsächliche
Bewegung des Packens bezogen werden können.
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Es
können
Einrichtungen zur Übersteuerung der
die Einstellung ausschließenden
Einrichtungen vorgesehen sein, wenn keine Strangbewegung erwartet
werden kann, beispielsweise unmittelbar nach einem Knüpferzyklus.
Somit wird verhindert, daß zu Beginn
jedes neuen Ballens einige wenige Ladungen mit einer wesentlich
niedrigeren Dichte komprimiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Steuerung der Dichte von Packen aus Erntematerial in einer landwirtschaftlichen
Ballenpresse geschaffen, die folgendes umfaßt:
- – eine Ballenkammer,
die zumindest einen beweglichen Wandabschnitt aufweist,
- – Einrichtungen
zur Zuführung
aufeinanderfolgender Ladungen aus Erntematerial in die Ballenkammer
zur Bildung eines Packens des Erntematerials in der Ballenkammer,
und einen Preßkolben zum
Komprimieren der Ladungen zu Packen des Erntematerials in der Ballenkammer,
und
- – Einrichtungen
zur Zuführung
einer Vielzahl von Strängen
von Bindematerial an die Packen aus Erntematerial zur Bildung einer
Vielzahl von Schlingen um diese Packen herum,
- – wobei
das Verfahren die folgenden Schritte in irgendeiner zweckmäßigen Reihenfolge
umfaßt:
i) Überwachen
der Last auf den Preßkolben
während
der Kompression der Ladungen, und
ii) Einstellen der Position
des beweglichen Wandabschnittes in Abhängigkeit von der Last auf den
Preßkolben,
iii) Überwachen
der Bewegung der Packen während
der Kompression dieser Packen, und
iv) Ausschließen einer
weiteren Einstellung der Position des beweglichen Wandabschnittes, wenn
keine wesentliche Bewegung der Packen gemessen wird,
dadurch
gekennzeichnet, daß der Überwachungsschritt
die Überwachung
der Bewegung der Stränge 35 zur
Feststellung der Bewegung der Packen umfaßt.
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Ein
Dichtesteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nunmehr mit weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme
auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Seitenansicht einer landwirtschaftlichen Ballenpresse ist, die mit
einem System zur Steuerung der Dichte von darin geformten Packen
aus Erntematerial und einem Mechanismus zum Knüpfen von Strängen von
Bindematerial um diese Packen ausgerüstet ist,
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2 eine
vergrößerte bruchstückhafte
Ansicht des Bindemechanismus nach 1 ist, die
Einrichtungen zur Feststellung der Bewegung der Stränge zeigt,
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3 ein
Hydraulikschema ist, das die Betriebsweise des Dichtesteuersystems
erläutert,
und
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4 ein
vereinfachtes elektrisches Schaltbild ist, das zur Erläuterung
der Betriebsweise des Dichtesteuersystems verwendet wird.
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Die
Ausdrücke ”vorne”, ”hinten”, ”vorwärts”, ”rückwärts”, ”links” und ”rechts”, die in
der gesamten Beschreibung verwendet werden, werden bezüglich der
normalen Bewegungsrichtung der Maschine im Betrieb bestimmt. Sie
sollen jedoch nicht als beschränkende
Ausdrücke
aufgefaßt
werden.
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1 zeigt
eine landwirtschaftliche Ballenpresse 10, die einen Rahmen 11 aufweist,
der mit einer sich in Vorwärtsrichtung
erstreckende Zugstange 12 ausgerüstet ist, die mit (nicht gezeigten)
Anhängeeinrichtungen
an ihrem vorderen Ende versehen ist, um die Ballenpresse 10 an
einen schleppenden Traktor anzukoppeln. Eine Aufnehemrbaugruppe 14 hebt in
Schwaden angeordnetes Erntematerial von dem Feld ab, während die
Ballenpresse 10 über
dieses Feld bewegt wird, und sie liefert dieses Material in das
vordere Ende eines nach hinten und nach oben gekrümmten, Ladungen
bildenden Zuführungskanals 16.
Der Kanal 16 steht an seinem oberen Ende mit einer darüberliegenden,
sich in Vorwärts-Rückwärtsrichtung
erstreckenden Ballenkammer 18 in Verbindung, in die die
Erntematerialladungen durch einen zyklisch arbeitenden Stopfermechanismus 20 eingespeist
werden. Ein kontinuierlich arbeitender Packermechanismus 22 am
unteren vorderen Ende des Zuführungskanals 16 speist
kontinuierlich Material in den Kanal 16 ein und packt dieses,
so daß diese
Ladungen die Form der Innenform des Kanals 16 annehmen
und übernehmen,
bevor sie periodisch mit dem Stopfer 20 in Eingriff kommen
und nach oben hin in die Ballenkammer 18 eingeführt werden.
Der Zuführungskanal 16 kann
mit Einrichtungen versehen sein, die feststellen, ob eine vollständige Ladung in
diesem gebildet wurden und um den Stopfer 20 in Abhängigkeit
hiervon zu betätigen.
Jede Betätigung des
Stopfers 20 führt
eine ”Ladung” oder ”Scheibe” an Erntematerial
von dem Kanal 16 in die Ballenkammer 18 ein.
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Ein
Preßkolben 24 bewegt
sich in einer Vorwärts-Rückwärtsrichtung
im Inneren der Ballenkammer 18 unter der Wirkung von zwei
Kolbenstangen 25 hin und her, die mit den Kurbelarmen 26 eines
Getriebes 27 verbunden sind, das durch eine Welle gedreht
wird, die mit der Zapfwelle des Traktors verbunden ist. Der sich
hin- und herbewegende Preßkolben 24 drückt jede
in die Ballenkammer 18 eingeführte neue Ladung nach hinten
und formt die nachfolgenden Ladungen zu einem Packen aus Erntematerial, der
von dem Preßkolben 24 in
Richtung auf die am weitesten hintenliegende Auslaßöffnung 28 der
Kammer gedrückt
wird.
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Die
Ballenkammer 18 umfaßt
zumindest einen beweglichen Wandabschnitt 30, dessen Position eingestellt
werden kann, um auf diese Weise den Querschnitt der Öffnung 28 zu ändern. Eine
Verringerung dieses Querschnittes vergrößert den Widerstand gegen eine
rückwärts gerichtete
Bewegung der Erntematerialpacken und damit die Dichte des darin enthaltenen
Erntematerials. In ähnlicher
Weise verringert eine Vergrößerung des
Querschnittes den Widerstand und die Dichte der neu geformten Packen. Die
Position des Wandabschnittes 30 wird durch zwei Stellglieder
in Form von Hydraulizylindern 31 gesteuert (von denen lediglich
einer in 1 gezeigt ist), die zwischen
dem Rahmen 11 und dem Wandabschnitt 30 eingebaut
sind.
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Jeder
Packen wird in seiner abschließenden verdichteten
Form sicher durch einen Bindemechanismus 32 gebunden, bevor
er die Umgrenzungen der Ballenpresse 10 verläßt. Die
Länge jedes
von der Ballenpresse 10 erzeugten Ballens kann in einstellbarer
Weise durch übliche
nicht gezeigte Einrichtungen eingestellt werden. Der Bindemechanismus 32 umfaßt eine
Serie von periodisch betätigten
Nadeln 33, die normalerweise stationär in einer Bereitschaftsstellung
unterhalb der Kammer 18 angeordnet sind, die jedoch bei
ihrer Betätigung
nach oben durch und über
die Ballenkammer 18 hinweg verschwenkt werden, um Bindegarn
einer entsprechenden Serie von Knüpfern 34 zuzuführen, die
auf der Oberseite der Kammer 18 angeordnet sind und sich über die Breite
dieser Kammer erstrecken. Die Anzahl der Nadeln 33 und
der entsprechenden Knüpfer 34 hängt von
der Querbreite der Ballenkammer ab. Eine typische große Rechteckballenpresse
kann vier bis sechs Nadeln und Knüpfersätze zum Aufbringen von vier
bis sechs parallelen Schlingen von Bindematerial um die Ballen herum
einschließen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Ballenpresse beschrieben,
die vier Nadel- und Knüpfersätze aufweist,
sie kann jedoch auch bei Ballenpressen verwendet werden, die mit
einem Bindemechanismus zum Aufbringen von mehr oder weniger Bindeschlingen
versehen sind.
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Der
in 2 gezeigte Bindemechanismus 32 ist so
betreibbar, daß er
Schlingen aus Bindematerial bildet, die jeweils aus zwei getrennten
Strängen von
Bindegarn 35, 36 gebildet werden, die von Quellen
auf der Oberseite der Ballenpresse bzw. unterhalb der Ballenpresse
geliefert werden. Jeder gebundene Ballen hat einen Abschnitt von
Bindegarn von der oberen Bindegarnquelle und einen zweiten allgemein
U-förmigen
Abschnitt aus Bindegarn von der unteren Bindegarnquelle, die entlang
der gegenüberliegenden
Enden des Ballens und entlang dessen Unterseite liegen. Die beiden
Stränge 35, 36 werden mit
zwei getrennten Knoten an zwei getrennten Stellen verknotet, d.
h. einer an dem vorderen Ende des Ballens bezüglich der nach hinten gerichteten
Auswurfbewegung, und einen zweiten Knoten an dem hinteren Ende des
Ballens bezüglich
dieser Bewegung. Jeder Knüpfer 34 arbeitet
somit über
zwei aufeinanderfolgenden Knüpferfolgen
während
jedes Knüpferzyklus,
um den zweiten Knoten eines gerade fertiggestellten Ballens und
einen ersten Knoten für den
als nächstes
zu bildenden Ballen herzustellen. Die vier Knüpfer 34 pausieren
dann, bis der nächste Packen
vollständig
geformt wurde, worauf sie erneut betätigt werden, um sich über zwei
aufeinanderfolgende Knotenformungsfolgen zu bewegen.
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Jeder
Knüpfer 34 schließt einen
Knüpferhaken 37,
der so konstruiert ist, daß er
sich während
jedes Knüpferzyklus
um eine allgemein aufrechtstehende Achse dreht, ein Zahnrad 38 das
mit dem Knüpferhaken 37 gekoppelt
ist, um diesen in Drehung zu versetzen, einen durch Zahnräder 40, 41 angetriebenen
Halter 39 zum Festhalten der Stränge 35, 36 in
einer Position während
eines bestimmten Teils des Knüpferzyklus
und ein Messer 42 ein, das für eine Schwingbewegung in Querrichtung
der Stränge
um einen Schwenkpunkt 43 befestigt ist, um auf diese Weise
fertiggestellte Knoten von dem Knüpferhaken 37 zu entfernen
und diese von den Quellen der Bindegarnversorgung am Ende jedes Verknotungsvorganges
abzutrennen. Ein Nockenfolger 44 ist auf der gegenüberliegenden
Seite des Schwenkpunktes 43 angeordnet, um die Schwenkbewegung
des Messers 42 in Abhängigkeit
von der Drehung einer Antriebsscheibe 45 zu bewirken, die an
einer Querwelle 46 für
eine Drehung mit dieser befestigt ist.
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Zusätzlich zu
einer Nockenbahn
47 zur Betätigung des Messers
42 umfaßt die Scheibe
45 weiterhin
zwei in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnete Zahnradabschnitte
48,
49,
die aufeinanderfolgend mit dem Zahnrad
41 zu einen Abstand aufweisenden
Intervallen während
der Drehung der Scheibe
45 kämmen, um auf diese Weise den
Halter
39 zu betätigen,
und zwei in Umfangsrichtung am weitesten außenliegende, mit Umfangsabstand
angeordnete Zahnradsegmente
50,
51, die aufeinanderfolgend
mit dem Zahnrad
38 des Knüpferhakens
37 unter
beabstandeten Intervallen während
der Drehung der Scheibe
45 kämmen, um auf diese Weise den
Knüpferhaken
37 zu
drehen. Weitere Einzelheiten des Knüpfers
34 und der speziellen
Art seiner Betriebsweise können
der
US-A-4 074 623 entnommen werden.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, ist der Knüpfer 34 gerade
in einer Position vor dem Beginn seines Knüpferzyklus zur Herstellung
des abschließenden Knotens
an einem vollständig
geformten Packen aus Erntematerial, der hinter dem Strang 36 liegt.
Ein oberer Strang 35 ist so gezeigt, wie er nach hinten über den
Knüpfer 34 in
Richtung auf die hintere Auswurföffnung 28 der
Ballenkammer 18 führt.
Eine Spannung wird in dem Strang 35 durch eine Spannvorrichtung 52 aufrechterhalten,
die zwei gegenüberliegende,
in Umfangsrichtung mit Rippen versehene Rollen 54 und 55 einschließt. Die
obere Rolle 54 ist drehbar in einer Befestigung 56 gelagert,
die nachgiebig in Richtung auf die untere Rolle 55 durch
eine Feder 57 vorgespannt ist, um auf diese Weise den Strang 35 zwischen
den beiden Rollen 54, 55 einzuklemmen. Ähnliche
Spannvorrichtungen sind unterhalb der Ballenkammer 18 vorgesehen,
um die Spannung in jedem der unteren Stränge 36 aufrechtzuerhalten.
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Der
obere Strang 35 wird über
eine Leerlaufrolle 60 eines einen Durchhang aufnehmenden
Arms 61 und unter eine Rolle 62 auf einem nockenbetätigten Spannungssteuerfinger 63 geführt, bevor
dieser Strang die Nähe
des Knüpferhakens 37 erreicht.
Der den Durchhang aufnehmende Arm 61 ist schwenkbar auf
einem sich in Querrichtung erstreckenden Schwenkzapfen 64 befestigt,
der von einer Lasche 65 gehaltert ist, die an einem Gehäuse 66 befestigt ist,
das über
dem Knüpfer 34 liegt.
Der Arm 61 ist durch eine Zugfeder 68 nachgiebig
nach oben vorgespannt.
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Während der
normalen Ballenformung werden die Stränge 35 unter Spannung
gehalten und sie halten die Arme 61 in ihrer unteren Position,
die mit voll ausgezogenen Linien in 2 gezeigt
ist. Wenn jedoch ein Packen aus Erntematerial vollständig geformt,
wurde, so wird ein Knüpferzyklus
eingeleitet und die Spannungssteuerfinger 63 werden nach oben
verschwenkt. In der Zwischenzeit bewegen sich die Arme 61 geringfügig nach
oben, bis die oberen Bindegarnstränge 35 mit den Spitzen
der Nadeln 33 in Eingriff kommen, die die oberen Stränge 35 und die
unteren Stränge 36 weiter
um die Knüpferhaken 37 und
in Wartenuten der Halter 39 legen. Die den Durchhang aufnehmenden
Arme 61 werden erneut nach unten gezogen, während die
Knüpferwelle 46 gedreht
wird, um die Stränge
in den Haltern 39 zu ergreifen, um die Knüpferhaken 37 zu
drehen, um eine Reihe von ersten Knoten zu bilden, um die Messer 42 zu
betätigen,
um diese ersten Knoten von den Strängen 35, 36 abzutrennen,
die immer noch in den Haltern 39 gehalten werden, und um
die Knüpferhaken 37 ein
zweites Mal zu drehen, um eine Reihe von zweiten Knoten zu bilden.
Schließlich
werden die Messer noch einmal betätigt, um diese zweiten Knoten
von den Haltern 39 abzuschneiden, wodurch die Stränge 35, 36 freigegeben
werden. Ein zusätzlicher Durchhang,
der in den oberen Strängen 35 nach
dem Abschluß des
zweiten Knotens geschaffen wird, wird von den Armen 61 aufgenommen,
die auf ihre obere Position angehoben werden, die gestrichelt in 2 gezeigt
ist.
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Mittlerweile
werden neue Ladungen aus Erntematerial von dem Stopfermechanismus 20 in
die Ballenkammer 18 eingespeist und durch den Preßkolben 24 nach
hinten in Richtung der Öffnung 28 gedrückt. Der
neu geformte Packen spannt die Bindegarnstränge 35, 36 und
zieht die den Durchhang aufnehmenden Arme 61 nach unten,
so daß sie
nach einigen wenigen Stopferhüben
auf ihre untere Position zurückkehren,
die mit voll ausgezogenen Linien in 2 gezeigt
ist.
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Während des
normalen Ballenpreßbetriebes drückt der
Preßkolben 24 den
Erntematerialpacken in der Ballenkammer 18 nach jeder Einführung einer neuen
Ladung durch den Stopfermechanismus 20 nach hinten. Entsprechend
werden Längenabschnitte
des Bindematerials der Ballenkammer 18 unter entsprechenden
Intervallen zugeführt.
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Die
zyklische Betätigung
des Bindemechanismus 32 wird durch einen Schalter 70 überwacht, der
auf der Ballenkammer 18 (1) installiert
ist und ein schwenkbares Element aufweist, das mit einem Arm 71 des
Joches 72, an dem die Nadeln 33 angebracht sind,
in Eingriff kommt, wenn dieses Joch in Rückwärtsrichtung in die Ruhestellung
verschwenkt wird. Wenn der im Inneren der Ballenkammer 18 geformte
Packen die vorgegebene Ballenlänge
erreicht hat, wird der Bindemechanismus 32 betätigt, und
das Nadeljoch 32 schwingt nach vorne, um die Stränge 35, 36 den
Knüpfern 34 zuzuführen. Der Schalter 70 öffnet, um
ein Knüpfer-Zyklussignal
an das nachfolgend beschriebene Dichtesteuersystem zu liefern. Wenn
die Knüpfer 34 ihre
periodische Betätigung
ausgeführt
haben und das Joch 72 in seine Ruhestellung zurückkehrt,
so schließt
der Arm 71 erneut den Schalter 70.
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Näherungsschalter 73,
die auf die gerippte Oberfläche
der Bindegarn-Spannrollen 54 gerichtet sind, sind durch
deren Befestigungen 56 hindurch (2) eingesetzt,
um die Bewegung der oberen Stränge 35 zu überwachen.
Ihre Signale werden ebenfalls dem Dichtesteuersystem zugeführt. Die Anzahl
der von den Näherungsschaltern 73 erzeugten
Impulse ist proportional zur Länge
des Bindematerials, das der Ballenkammer zugeführt wurde. Alternativ können Näherungsschalter
auch an den Spannvorrichtungen unterhalb der Ballenkammer 18 installiert
sein, um die Bewegung der unteren Stränge 36 zu überwachen.
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Durch
jede Bewegung des Erntematerialpackens unter der Einwirkung des
Preßkolbens 24 wird ein
kurzer Abschnitt des Bindematerials in die Ballenkammer 18 gezogen.
Während
der zyklischen Betätigung
des Bindemechanismus 32 sind beträchtlich größere Mengen an Bindematerial
erforderlich, um die beiden Knoten zu bilden. Danach befinden sich die
den Durchhang aufnehmenden Arme 61 in ihren oberen Positionen.
Die ersten Ladungen des neu geformten Packens spannen zunächst die
Stränge 35 und
ziehen die Arme 61 nach unten, bevor irgendwelches neues
Bindematerial zwischen den Spannrollen 54, 55 hindurchgezogen
wird. Daher messen die Näherungsschalter 73 eine
kleine Anzahl von Impulsen unter regelmäßigen Intervallen, während ein
Erntematerialpacken in der Ballenkammer geformt wird, gefolgt von
einer größeren Anzahl
von Impulsen, wenn Knoten geformt werden, um den Ballen fertigzustellen,
und von einer vorübergehenden
Unterbrechung der Impulsfolge, bis die Stränge 35 erneut durch
einige kombinierte Perioden des Stopfermechanismus 20 und
des Preßkolbens 24 wieder
gespannt sind. Danach ruft jede neue Ladung erneut eine kleine Anzahl
von Impulsen hervor. Wenn kein Material in die Ballenkammer 18 eingespeist
wird, beispielsweise weil die Ballenpresse im Wendebereich gewendet
wird, so werden keine Impulse erzeugt.
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Die
Kraft, mit der das Erntematerial komprimiert wird, wird durch einen
Lastsensor
75 ermittelt, der zwischen dem Preßkolben-Getriebe
37 und
dem Ballenpressenrahmen
11 eingebaut ist. Die Reaktionskräfte von
dem Packen in der Ballenkammer
18 werden über den
Preßkolben
34,
die Kolbenstangen
25 und die Kurbelarme
26 auf
das Getriebe
27 übertragen,
dessen unterer Abschnitt auf dem Rahmen
11 festgeschraubt
ist. Die Reaktionskraft an der Oberseite des Getriebes
27 wird
durch den Lastsensor
75 gemessen, der entsprechend ein
Ausgangssignal liefert, das proportional zu den Preßkolbenkräften ist. Ein
derartiger Lastsensor
75 wurde bereits in der
EP-A-0 389 322 beschrieben.
Alternativ kann die Preßkolbenlast
auch durch zwei hohle Kolbenbolzen
76 festgestellt werden,
die die Kolbenstangen
25 mit dem Preßkolben-Hauptteil verbinden. Derartige Kolbenbolzen
76 können mit
Scherbeanspruchungssensoren ausgerüstet sein, wie z. B. Dehnungsmeßstreifen,
um die auf den Preßkolben
24 wirkende
Kraft zu messen, wie dies in der
EP-A-0 223 350 beschrieben ist.
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Das
Dichtesteuersystem umfaßt
einen Hydraulikkreis gemäß 3.
In diesem Kreis entnimmt eine kontinuierlich betriebene Zahnradpumpe 78 Hydrauliköl über ein
Filter 79 aus einem Öltank 80.
Das Öl
wird über
eine Druckleitung 81 einem magnetspulenbetätigten Nebenschlußventil 82 zugeführt. Wenn sich
dieses Ventil in seiner Ruhestellung befindet, wie dies in 3 gezeigt
ist, so kann das Öl
zum Öltank 80 über eine
Rücklaufleitung 83 zurückströmen, die mit
einer Öffnung 84 zur
geringfügigen
Druckbeaufschlagung des Öls
in der Rücklaufleitung 83 versehen
ist. Wenn das Nebenschlußventil 82 betätigt wird,
wird unter Druck gesetztes Öl über ein
Rückschlagventil 86 und
eine weitere Druckleitung 85 einem Einlaßanschluß eines
magnetspulenbetätigten Dichtesteuerventils 87 zugeführt. Der
entsprechende Auslaßanschluß ist mit
einer Versorgungsleitung 89 verbunden, der mit einem Manometer 88 ausgerüstet ist,
um den Öldruck
in der Dichtesteuerschaltung zu messen. Die Versorgungsleitung 89 ist
mit den kolbenstangenseitigen Enden der Hydraulikzylinder 31 verbunden,
die die Position des beweglichen Wandabschnittes 30 steuern.
In seiner Ruhestellung verbindet das Steuerventil 87 die
Druckleitung 85 und die Versorgungsleitung 89 mit
einer Rücklaufleitung 90,
die mit der Rücklaufleitung 83 verbunden
ist. Üblicherweise
wird der Öldruck
in der Druckleitung 85 durch ein Druckentlastungsventil 91 begrenzt.
Wenn die Magnetspule des Steuerventils 87 betätigt wird, um
die Ventilspindel nach links zu verschieben, so wird die Leitung 89 von
der Rücklaufleitung 90 getrennt.
Wenn kein unter Druck stehendes Öl
an dem Einlaßanschluß zur Verfügung steht,
beispielsweise weil das Nebenschlußventil 82 nicht betätigt wurde, so
wird das Öl
in der Leitung durch das Rückschlagventil 86 und
das Druckentlastungsventil 91 blockiert, so daß die Zylinder 31 ebenfalls
blockiert werden, um den Wandabschnitt 30 in seiner Position
zu halten. Andererseits wird, wenn das Nebenschlußventil 82 betätigt wird,
unter Druck stehendes Öl
dem Steuerventil 87 und von diesem aus den Zylindern 31 zugeführt. Öl wird zu
den kolbenstangenseitigen Kammern der Zylinder hinzugefügt, und
der Wandabschnitt 30 wird nach innen gezogen, um den Querschnitt
der Ballenkammer 18 zu verringern. Wenn die Magnetspule
des Ventils 87 abgeschaltet wird, wird sein Auslaßanschluß erneut
mit der Rücklaufleitung 90 verbunden,
und Öl
kann von den Zylindern 31 zum Öltank 80 fließen, wodurch
eine Ausfahrbewegung der Zylinder 31 und eine Vergrößerung des
Querschnittes der Ballenkammer ermöglicht wird.
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Die
Signale von dem Nadelschalter 70, dem Lastsensor 75 und
den Näherungsschaltern 73 werden
in dem Dichtesteuersystem verwendet, das weiterhin eine Leiterplatte 94 (4)
zur Analyse dieser Ballenpressensignale und zum Einschalten oder
Abschalten der Magnetspulen des Nebenschlußventils 82 und des
Steuerventils 87 aufweist. Die Leiterplatte 94 schließt einen
Mikroprozessor 95 ein, der vom Mikrochip-Typ PIC16C73 sein
kann, der mit einer löschbaren
Speichereinrichtung versehen ist, in die ein Programm entsprechend
der nachfolgend angegebenen Beschreibung geladen werden kann. Der
Mikroprozessor 95 umfaßt
einen Satz von Analog-Eingangsanschlüssen, mit denen die Näherungsschalter 73 über diodengeschützte Widerstandsschaltungen 96 verbunden
sind. Wenn Bindematerial der Ballenkammer 18 zugeführt wird,
führt die
sich daraus ergebende Drehung der mit Rippen versehenen Spannrollen 94 dazu,
daß die
Näherungsschalter 73 eine Impulsfolge
erzeugen, die den Analog-Eingangsanschlußstiften zugeführt wird.
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Das
Ausgangssignal des Lastsensors 75 wird in gleicher Weise über eine
kleine Widerstandsschaltung 97 einem Analog-Eingangsanschlußstift des
Mikroprozessors 95 zugeführt.
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Der
Nadelschalter 70 ist mit einem digitalen Eingangsgatter
des Mikroprozessors 95 über
eine ähnliche
Widerstandsschaltung 96 und einen Vergleicher 98 verbunden.
Während
der Bindemechanismus 32 seine Betriebsperiode ausführt, wird
der Schalter 70 geöffnet,
und ein einen hohen Pegel aufweisendes Signal wird von dem Vergleicher
98 dem digitalen Eingangsanschlußstift des Mikroprozessors zugeführt.
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Die
Ausgangsgatter des Mikroprozessors 95 sind mit den Eingangsanschlußstiften
von zwei elektronischen Schaltern 99 verbunden, wie z.
B. Smartfets des Typs BTS 413 A. Die Ausgangsanschlußstifte
der Schalter 99 sind mit den Magnetspulen der Hydraulikventile 82 und 87 verbunden.
Bei ihrer Ansteuerung liefern die Schalter 99 einen Betätigungsstrom an
die Ventil-Magnetspulen, um die Ventile 82, 87 nach
links zu verschieben.
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Das
in den Mikroprozessor 95 geladene Programm tastet die Eingangssignale
von den Näherungsschaltern 73,
dem Lastsensor 75 und dem Nadelschalter 70 ab
und liefert ein Ausgangssignal an die Smartfets 99 entsprechend
der folgenden Beschreibung.
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Der
Mikroprozessor 95 tastet das Signal von dem Lastsensor 75 mit
einer Rate von 10 kHz ab. Das Programm addiert die Ergebnisse von
zehn aufeinanderfolgenden Abtastproben und berechnet deren Mittelwert,
um einen neuen Lastwert zu ermitteln. Entsprechend wird dieser Wert
mit einer Rate von 1 kHz aktualisiert.
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Das
Programm vergleicht den mittleren Lastwert mit einem ersten Schwellenwert,
und wenn der ermittelte Mittelwert diesen Schwellenwert übersteigt,
so beginnt das Programm mit der Überwachung
der Signale von den Näherungsschaltern 73. Der
Schwellenwert wird normalerweise überschritten, wenn der Erntematerialpacken
in der Ballenkammer 18 mit dem Preßkolben 24 in Eingriff
kommt und dieser beginnt, die neu eingeführte Ladung zu komprimieren.
Jedesmal wenn das Signal von einem der Näherungsschalter 73 von
einem hohen auf einen niedrigen Pegel übergeht, wird ein entsprechender Impulszähler weitergeschaltet.
Die Impulszähler
wurden zu Beginn des Programms gelöscht, so daß die darin geladenen Werte
die Anzahl von Rippen der Rollen 54 darstellen, die an
den Schaltern 73 vorbeigelaufen sind, während der Lastwert den Schwellenwert überschritten
hat. Wenn sich der Preßkolben 24 zurückzieht
und außer
Eingriff mit dem Erntematerialpacken kommt, so sinkt der Lastwert
unter den Schwellenwert ab, und das Programm summiert die Werte
der Impulszähler.
Die Impulszähler
werden gelöscht,
und die Summe wird mit einem vorgegebenen minimalen Impulswert,
beispielsweise 6, verglichen. Wenn die Summe diesen Minimalwert übersteigt, was
anzeigt, daß sich
der Erntematerialpacken über mehr
als eine minimale Strecke bewegt hat, so wird angenommen, daß eine neue Ladung
in die Ballenkammer eingeführt
wurde, und das Programm setzt einen hohen Pegel an dem Ausgangsanschluß des Mikroprozessors 95 zur
Ansteuerung der Magnetspule des Nebenschlußventils 82. Das Programm setzt
dieses Ausgangssignal nach einem Zeitintervall zurück, das
etwas kürzer
als die Zykluszeit des Preßkolbens 24 ist.
Dieses Intervall kann ungefähr
1,2 Sekunden lang sein. Wenn andererseits keine ausreichende Bewegung
des Erntematerialpackens festgestellt wurde, so setzt das Programm
den Wert an dem Ausgangsanschlußstift
zurück,
und das Nebenschlußventil 82 wird
nicht betätigt,
wodurch die Zuführung
von unter Druck stehendem Öl
an das Steuerventil 87 ausgeschlossen wird.
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Das
Dichtesteuerprogramm vergleicht weiterhin die ermittelten Preßkolben-Lastwerte
mit einem Dichtewert, der von dem Betreiber der Ballenpresse ausgewählt wurde.
Dieser ausgewählte
Dichtewert stellt einen zweiten Schwellenwert dar. Wenn der mittlere
Lastwert diesen Schwellenwert übersteigt,
so setzt das Programm das Ausgangssignal des Mikroprozessors zurück, um die
Magnetspule des Dichtesteuerventils 87 abzuschalten. Das
Ventil verschiebt sich auf seine in den 3 und 4 gezeigte äußerste rechte
Position, und Öl
von den Zylindern 31 strömt zum Öltank 80 zurück. Wenn
andererseits der mittlere Lastwert unter diesen zweiten Schwellenwert
absinkt, so legt das Programm einen hohen Pegel an den Ausgangsanschlußstift zum
Ansteuern der Magnetspule des Ventils 87 an. Das Ventil
verschiebt sich auf seine am weitesten links liegende Position,
wodurch die Zylinderleitung 89 mit der Druckleitung 85 verbunden
wird. Was weiter an dem Zylindervolumen passiert, hängt von
dem tatsächlichen
Status des Nebenschlußventils 82 ab.
Wenn das letztere angesteuert ist, so steht unter Druck stehendes Öl an dem
Einlaß des
Ventils 87 zur Verfügung,
und die Zylinder 31 werden eingezogen, um den Querschnitt
der Ballenkammer 18 zu verkleinern. Wenn das Nebenschlußventil 82 nicht
angesteuert war, so bleibt das Zylinderöl durch das Rückschlagventil 86 eingefangen,
und die Position des beweglichen Wandabschnittes 30 ändert sich
nicht.
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Wenn
der Erntematerialpacken eine vorgegebene Länge erreicht hat, wird der
Bindemechanismus 32 betätigt,
um die Stränge 35, 36 miteinander zu
verknoten, um einen fertigen Ballen zu bilden. Der Nadelschalter 70 öffnet sich,
und ein einen hohen Pegel aufweisendes Eingangssignal wird dem entsprechenden
Eingangsanschlußstift
des Mikroprozessors 95 zugeführt. Das Dichtesteuerprogramm
stellt dieses Eingangssignal fest und liefert ein einen hohen Pegel
aufweisendes Ausgangssignal an den Smartfet 99 des Nebenschlußventils 82.
Dieser hohe Ausgangspegel wird für ein
vorgegebenes Zeitintervall aufrechterhalten, beispielsweise für vier Sekunden, um
zu verhindern, daß das
Nebenschlußventil 82 auf seine
Ruhestellung zurückkehrt,
obwohl keine Bindegarnbewegung festgestellt wird, bis der Packen
eine Strecke durchlaufen hat, die ausreicht, um die den Durchhang
aufnehmenden Arme 61 nach unten zu ziehen und die Stränge 35 wieder
zu spannen. Dieser Vorgang nach jeder periodischen Betätigung des
Bindemechanismus 32 ermöglicht
eine weitere Einstellung der Zylinder 31 zur Steuerung
der Ballendichte, obwohl die Näherungsschalter 73 keine
kurz vorher erfolgende Bindegarnbewegung feststellen konnten.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, daß während normaler
Ballenpreßvorgänge der
im Inneren der Ballenkammer 18 geformte Packen durch den
Preßkolben 24 nach
hinten geschoben wird. Die sich daraus ergebende Bindegarnbewegung
ruft eine vorübergehende
Betätigung
des Nebenschlußventils 82 hervor,
und unter Druck stehendes Öl
wird dem Dichtesteuerventil 87 und den Zylindern 31 zugeführt. Wenn
eine neue Ladung aus Erntematerial in die Ballenkammer eingeführt wurde,
so bewirkt der nächste
Preßkolbenhub
eine übermäßige Preßkolben-Last,
was ein Abschalten des Ventils 87 und das Ablassen eines
Teils des Öls
von den Zylindern 31 hervorruft. Wenn der Preßkolben 24 in
seine vordere Position zurückkehrt,
fällt die
Preßkolben-Last unter den ausgewählten Schwellenwert
ab, und das Steuerventil 87 wird erneut angesteuert, um Öl zu den
Zylindern 31 hinzuzufügen.
Am Ende wird ein Gleichgewichtszustand erreicht, bei dem die Menge
des während
jedes Kompressionshubes abgelassenen Öls gleich der Menge des Öls ist,
die zwischen den Kompressionshüben
hinzugefügt
wird.
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Am
Wendebereich werden jedoch keine neuen Ladungen nach oben hin in
die Ballenkammer 18 gestopft, und es wird keine Bindegarnbewegung
von den Näherungsschaltern 73 gemessen.
Nach dem Zeitintervall von 1,2 Sekunden wird die Magnetspule des
Nebenschlußventils 82 nicht
mehr länger
angesteuert, und es steht kein unter Druck stehendes Öl am Einlaßanschluß des Dichtesteuerventils 87 zur Verfügung. Das
letztere bleibt angesteuert, weil die Preßkolben-Lasten weit unterhalb
des ausgewählten Dichtewertes
liegen, doch ziehen sich die Zylinder 31 nicht weiter ein,
weil diesen kein Öl
zugeführt
werden kann. Die Zylinder werden durch das Rückschlagventil 86 auf
ihrer Position gehalten.
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Diese
Wendebereichs-Routine wird für
ein kurzes Zeitintervall nach jedem Knüpferzyklus übersteuert, weil keine Bindegarnbewegung
zu erwarten ist, bevor sich nicht der Erntematerialpacken über eine
Strecke bewegt hat, die lang genug ist, um die Stränge 35 erneut
zu spannen.
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Durch
die Berücksichtigung
der Bindegarnbewegung lediglich während der Kompression des Packens
verhindert das System, daß Störsignale,
die nicht auf eine tatsächliche
Bewegung des Packens bezogen sind, die Dichtesteuerroutine stören. Derartige
Störsignale
können
auftreten, wenn eine der Rippen der Rolle zufällig in einem Bereich stoppt,
in dem die Betätigung
oder das Abschalten des Schalters 73 nicht präzise definiert
ist, und Schwingungen der Ballenpresse 10 die Rollenoberfläche in Schwingungen versetzen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der Bindemechanismus 32 mit
einem Satz von Schwingungssensoren 100 ausgerüstet sein,
die vor den Spannvorrichtungen 52 angeordnet sind. Der
Sensor 100 weist ein spiralförmiges Meßelement 101 auf,
durch das der Strang 35 geführt ist. Die quergerichteten
Schwingungen des Stranges 35, der der Ballenkammer 18 zugeführt wird,
werden auf das Meßelement 101 übertragen, an
dem ein piezoelektrisches Element befestigt ist. Die Signale von
diesem Element zeigen somit die Bewegung des entsprechenden Stranges
an.
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Die
Signale von den Schwingungssensoren 100 werden von einem
Mikroprozessor dazu verwendet, um zu ermitteln, ob eine ausreichende
Ballenbewegung während
des vorhergehenden Kompressionshubes aufgetreten ist, und um das
Nebenschlußventil 82 in
Abhängigkeit
hiervon zu steuern.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf eine große Rechteckballenpresse beschrieben
wurde, sind andere Ausführungsformen
denkbar, ohne jedoch von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise kann sie auch bei anderen Arten von landwirtschaftlichen
Ballenpressen verwendet werden, bei der eine Vielzahl von Strängen der
Ballenkammer zugeführt
wird.
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Der
Mikroprozessor 95 kann weiterhin die Länge der Zeitintervalle registrieren,
während
der Signale erzeugt werden, und dann die summierten Zeitwerte vergleichen,
um das Ausgangssignal an das Nebenschlußventil 82 zu setzen
oder zurückzusetzen.
In einem derartigen Fall ist es nicht erforderlich, die Impulse
von den Näherungsschaltern 73 oder den
Schwingungssensoren 100 zu zählen. Der Mikroprozessor 95 hat
lediglich die Länge
jeder Impulsfolge zu bestimmen.
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Die
Betriebsweise des Bindemechanismus 32 kann auch durch einen
Sensor ermittelt werden, der durch irgendeinen anderen Teil des
Knüpfers 34 betätigt wird,
beispielsweise mit Hilfe eines Sensors, der auf einen Teil der Antriebsscheibe 45 gerichtet
ist.
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Die
Erfindung kann weiterhin auch bei Ballenpressen verwendet werden,
die mit Mechanismen zum Binden anderer Arten von Bindematerial um
die Erntematerialpacken herum ausgerüstet sind. Beispielsweise kann
man Drähte
anstelle des Bindegarnmaterials verwenden, und es können Drahtverdrillungseinrichtungen
anstelle der Bindegarn-Knüpfer 34 verwendet
werden.
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Die
Näherungsschalter 73 können ebenfalls durch
andere Sensoren zur Messung der Drehung eines Bindegarn-Führungsrades
ersetzt werden; derartige Sensoren können Hall-Effekt-Sensoren oder optische
Sensoren in Kombination mit einer Lichtquelle einschließen.