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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bodenfruchterntemaschinen
und insbesondere auf Erntemaschinen, die Bodenfrüchte aus der Erde ausgraben,
Erde von den Bodenfrüchten
trennen und die Bodenfrüchte
auf die Erntemaschine befördern.
Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um eine Ausrüstung zum
Sammeln von Kartoffeln, Süßkartoffeln,
Yamswurzeln, Karotten, roten Beeten, Gurken, Zwiebeln, Gartenkürbissen,
Kürbissen,
Blumenzwiebeln, Erdnüssen
und anderen Bodenfrüchten
und/oder jeder anderen Bodenfrucht zu verbessern, ist jedoch insbesondere
zur Verwendung bei einem Sammeln von Bodenfrüchten, wie z. B. Kartoffeln
und dergleichen, von Vorteil.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber existierenden
Bodenfruchterntemaschinen und besonders gegenüber existierenden Kartoffelerntemaschinen.
Wie in 1 gezeigt ist, weisen
Kartoffelerntemaschinen üblicherweise
eine vordere Schneide 10 oder eine weitere Einrichtung auf,
die eine Schicht Erde S und Kartoffeln T ausgräbt, die auf eine primäre Fördereinrichtung 20 gerichtet
und entlang derselben transportiert wird. Der Anteil von Erde auf
der primären
Fördereinrichtung kann
zu Beginn relativ hoch sein (z. B. möglicherweise etwa 95% Erde
oder mehr nach Volumen), könnte jedoch
auch minimal sein. Wenn die Kartoffeln und die Erde transportiert
werden, bricht die Erde von den Kartoffeln weg und fällt durch
die Fördereinrichtungsoberfläche (z.
B. zwischen Querstücken).
Die Kartoffeln und die verbleibende Erde werden dann zu einer sekundären Fördereinrichtung 30 transportiert.
Die Erde wird weiterhin entlang der sekundären Fördereinrichtung 30 von
den Kartof feln getrennt. Das im allgemeinen erdfreie Produkt wird
dann zu einer hinteren Querfördereinrichtung 40 transportiert,
die das Produkt seitlich auf eine seitliche Anhebefördereinrichtung 50 transportiert,
die wiederum das Produkt zu einer Querauslegerfördereinrichtung 60 transportiert.
Die Querauslegerfördereinrichtung 60 ist üblicherweise
eine bewegbare Fördereinrichtung,
die angehoben und/oder gesenkt werden kann, um die Kartoffeln seitlich
auf eine LKW-Ladefläche
oder einen weiteren Ort zu leiten.
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In
derartigen Erntemaschinen ist das Ausmaß eines Schadens und einer
Quetschung der Kartoffeln direkt auf die Menge des Produktes (z.
B. Kartoffeln und Erde) auf den Fördereinrichtungen bezogen.
Wenn weniger als eine optimale Menge eines Produktes auf einer Fördereinrichtung
vorhanden ist, tritt ein erhöhtes
Quetschen auf.
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Die
Mehrzahl von Erntemaschinen weist feste Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
auf. Als ein Ergebnis variiert die Konzentration der Last auf die primäre und die
sekundäre
Fördereinrichtung
mit der Geschwindigkeit der Erntemaschine über Grund. Die Fördereinrichtung
nimmt so eine größere Menge
auf, wenn die Geschwindigkeit der Erntemaschine über Grund erhöht ist,
und eine kleinere Menge, wenn die Geschwindigkeit über Grund
reduziert ist (d. h. wenn sich die Erntemaschine schneller bewegt,
wird eine größere Menge
Erde und Bodenfrucht auf die primäre Fördereinrichtung geladen). Die
auf die primäre Fördereinrichtung
geladene Menge ist so inkonsistent, was unvermeidbar zu einem Quetschen
und einer geringen Produktivität
führt.
Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens z. B. hoch ist, wie z. B.
nach Regen, wird die Erde klebriger, d. h. haftender, und eine Trennung
von der Bodenfrucht kann schwierig sein (Erdtrennung wird in trockenen
Bedingungen erleichtert). Um die nasse Erde zu trennen, wenn die Geschwindigkeit
der primären
Fördereinrichtung
fest ist, kann der Bediener die Geschwindigkeit der Erntemaschine über Grund
senken (d. h. die Menge wird reduziert, die pro Einheit Zeit aufgenommen wird). Als
ein Ergebnis kann die Erntemaschine jedoch stark unterbelastet werden,
insbesondere bei Fördereinrichtungen
in Verarbeitungsrichtung nach der primären und sekundären Fördereinrichtung.
Dies erhöht
das Risiko eines Quetschens stark. Diese Unterbelastung tritt auf,
da (a) die primäre
und die sekundäre
Fördereinrichtung
trotz der Verlangsamung der Erntemaschine mit der gleichen Rate
fortfahren und (b) die Fördereinrichtungen
in Verarbeitungsrichtung nach der primären und der sekundären Fördereinrichtung
trotz einer Reduzierung eines Volumens auf denselben mit einer vorbe
stimmten Rate fortfahren. So lädt
die Erntemaschine keine konsistente optimale Menge von Erde und
Bodenfrucht auf die primäre Fördereinrichtung,
was außerdem
die Grabkapazität der
Erntemaschine aufgrund der langsameren Vorwärtsgeschwindigkeit, um eine
Trennung auf der primären
und der sekundären
Fördereinrichtung
unterzubringen, reduziert. Zusätzlich
ist diese Art und Weise eines Variierens der Geschwindigkeit über Grund unpraktisch,
ungenau und sehr inkonsistent. Aus dem gleichen Grund machen es
die großen
Variationen der Bodenbeschaffenheit (Leichtigkeit einer Trennung
verändert
sich mit der Bodenbeschaffenheit und der Feuchtigkeit), die üblicherweise
in Feldern auftreten, extrem schwierig, existierende Erntemaschinen
optimal zu allen Zeiten in Feldern zu bedienen.
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Mehrere
bekannte Kartoffelerntemaschinen umfassen hydrauli sche Antriebe,
die es ermöglichen,
daß mehrere
Fördereinrichtungen
an der Maschine unabhängig
eingestellt werden können.
Dies bedeutet, daß ein
Bediener Erdbedingungen beobachten und periodisch zu einer anderen
(jedoch konstanten) Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
wechseln kann. Die primäre
Fördereinrichtung
wird auf eine schnellere (konstante) Geschwindigkeit eingestellt,
wenn der Feuchtigkeitspegel der Erde erhöht ist, um das Produkt weiter
auf der Fördereinrichtung auszubreiten,
so daß die
Erde besser durch die Fördereinrichtung
fällt.
Es gibt jedoch zu viele Faktoren, die ein Bediener verwalten muß (z. B.
Geschwindigkeit über
Grund, Produktertrag und sich verändernde Erd bedingungen), so
daß die
Fördereinrichtungen üblicherweise
für die
Szenarien eines ungünstigsten Falls
laufengelassen werden – was
zu übermäßiger Quetschung,
einer geringen Produktivität
und anderen Nachteilen führt.
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Eine
Kartoffelerntemaschine, von der man sagt, daß sie ein Sieb mit variabler
Geschwindigkeit aufweist, ist in der
US
4448257 von McRae beschrieben.
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So
laden existierende Erntemaschinen keine konsistente optimale Menge
von Erde und Bodenfrucht auf eine primäre Fördereinrichtung und auf eine
sekundäre
Fördereinrichtung,
was (a) das Potential für
einen Schaden an einem Produkt, das auf die primäre und sekundäre Fördereinrichtung
geladen wird, erhöht
und (b) die Grabkapazität
der Erntemaschine reduziert. Existierende Erntemaschinen behalten
keine konsistente optimale Lastmenge auf Fördereinrichtungen in Verarbeitungsrichtung
nach der primären
und der sekundären
Fördereinrichtung bei,
was das Potential für
eine Beschädigung
eines Produktes, das auf derartige nachgeordnete Fördereinrichtungen
geladen wird, erhöht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Im
Gegensatz zu existierenden Bodenfruchterntemaschinen können die
Bodenfruchterntemaschinen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung konsistent eine optimale Menge Erde und Bodenfrucht auf
anfängliche „Trennfördereinrichtungen" (z. B. eine „primäre Fördereinrichtung" und/oder eine „sekundäre Fördereinrichtung") laden, was eine
Produktquetschung und einen Schaden wesentlich reduziert und die
Grabkapazität der
Erntemaschinen erhöht.
Die Erntemaschinen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
können
außerdem
eine konsistente optimale Lastmenge auf Fördereinrichtungen in Verarbeitungsrichtung
nach der primären
und der sekundären
Fördereinrichtung
beibehalten, was eine Produktbeschädigung an derartigen nachgeordneten Fördereinrichtungen
wesentlich reduziert.
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Diesbezüglich liefert
die vorliegende Erfindung zwei eindeutige Steuermerkmale für Bodenfruchterntemaschinen.
Diese Steuermerkmale können
unabhängig
voneinander verwendet werden, sind jedoch am vorteilhaftesten, wenn
sie gemeinsam verwendet werden. Auf diese Weise kann die Handhabung
eines Produktes auf der gesamten Erntemaschine optimiert werden.
Das erste Steuermerkmal beinhaltet ein eindeutiges System zum Steuern der
Trennfördereinrichtungen
einer Erntemaschine (z. B. primäre,
sekundäre
und/oder Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung) und das zweite
Steuermerkmal beinhaltet ein eindeutiges System zum Steuern von
Fördereinrichtungen
in Verarbeitungsrichtung nach den Trennfördereinrichtungen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Bodenfruchterntemaschine bereitgestellt, die
folgende Merkmale umfaßt:
a) eine Ausgrabeinrichtung, die angeordnet ist, um eine Schicht
Erde und Bodenfrucht abzutragen; b) eine primäre Fördereinrichtung, die konfiguriert
ist, um die Erde und Bodenfrüchte
aufzunehmen, die durch die Ausgrabeinrichtung abgetragen werden;
c) einen Antriebsmechanismus mit einstellbarer Geschwindigkeit,
der die primäre
Fördereinrichtung
antreibt; d) einen Erntemaschinenantrieb, der die Erntemaschine
antreibt; e) eine Einrichtung zum Erfassen der Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine und zum Aussenden von Signalen, die die Geschwindigkeit
darstellen; f) eine Steuerung, die den Antriebsmechanismus, der
die primäre
Fördereinrichtung
antreibt, basierend auf den Signalen von der Einrichtung zum Erfassen
der Vorwärtsgeschwindigkeit
steuert.
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Die
Bodenfruchterntemaschine kann ferner eine sekundäre Fördereinrichtung in Verarbeitungsrichtung
nach der primären
Fördereinrichtung
und einen Antriebsmechanismus mit einstellbarer Geschwindigkeit
für die
sekundäre
Fördereinrichtung umfassen,
wobei die Steuerung außerdem
automatisch den Antriebsmechanismus für die sekundäre Fördereinrichtung
steuert, um eine Geschwindigkeit der sekundären Fördereinrichtung zu variieren,
um eine konsistente Last auf der zweiten Fördereinrichtung unabhängig von
Variationen der Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine beizubehalten.
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Eine
Großabfallfördereinrichtung
kann ebenso vorgesehen sein, die großen Abfall von der primären Fördereinrichtung
aufnimmt und den großen
Abfall aus der Erntemaschine entfernt, wobei die Steuerung die Großabfallfördereinrichtung
steuert, um gemäß der Geschwindigkeit
der sekundären
Fördereinrichtung
zu variieren. Die Großabfallfördereinrichtung ist
vorzugsweise eine Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung,
die die sekundäre
Fördereinrichtung umgibt.
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Die
Steuerung kann den Antriebsmechanismus mit einstellbarer Geschwindigkeit
steuern, um eine Geschwindigkeit beizubehalten, die ein vorbestimmtes
Verhältnis
einer Vorwärtsgeschwindigkeit ist,
die durch die Einrichtung zum Erfassen der Vorwärtsgeschwindigkeit der Erntemaschine
erfaßt
wird.
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Eine
Einrichtung zum Erfassen der tatsächlichen Geschwindigkeit der
primären
Fördereinrichtung
und zum Senden von Signalen, die dieselbe darstellen, an die Steuerung
kann vorgesehen sein.
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Die
Steuerung kann eine Rückkopplungsschleife
umfassen, um Fördereinrichtungsgeschwindigkeitssignale,
die an den Antriebsmechanismus mit einstellbarer Geschwindigkeit
gesendet werden, basierend auf den Signalen neu einzustellen, die
von der Einrichtung zum Erfassen der tatsächlichen Geschwindigkeit der
primären
Fördereinrichtung
empfangen werden.
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Zumindest
ein Indikator kann zum Anzeigen der tatsächlichen Geschwindigkeit der
primären
Fördereinrichtung
und einer erwünschten
Geschwindigkeit der primären
Fördereinrichtung
vorgesehen sein.
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Der
Ausdruck „Ausgrabeinrichtung" wird hierin verwendet,
um jede bekannte Ausgrabeinrichtung zum Graben oder Abtragen einer
Schicht Erde zu identifizieren, wie diese in bekannten Erntemaschinen
verwendet wird. Die Ausgrabeinrichtung kann tief in die Erde graben
oder kann eine minimale Schicht Erde abtragen. Bei den am meisten
bevorzugten Ausführungsbeispielen
jedoch gräbt
die Ausgrabeinrichtung in eine ausreichende Tiefe, um Kartoffeln
und dergleichen aus der Erde zu entfernen. Exemplarische Ausgrabeinrichtungen
umfassen: 1) eine oder mehrere flache Schneiden, wie in den dargestellten
Ausführungsbeispielen
gezeigt ist; 2) eine oder mehrere rotierende Schneiden; 3) eine
oder mehrere Scheiben, wie in dem US-Patent No. 4,448,257 gezeigt
ist, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist;
4) das vordere Ende der primären
Fördereinrichtung
selbst (d. h. durch ein direktes Einfahren des vorderen Endes der
primären Fördereinrichtung
in die Erde); 5) eine separate Grabvorrichtung, die der Erntemaschine
vorausgeht, wie z. B. in einer üblichen
indirekten Erntemaschine, und/oder 6) jede andere geeignete Ausgrabeinrichtung,
die in der Technik bekannt ist.
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Der
Ausdruck „Bodenfrucht" wird hierin verwendet,
um jedes Produkt zu identifizieren, das sich auf oder zumindest
teilweise unter der Bodenoberfläche
befindet und/oder durch ein Graben unter der Bodenoberfläche gesammelt
wird – Beispiele
hierfür können z.
B. Kartoffeln, Süßkartoffeln,
Yamswurzeln, Karotten, rote Beete, Zwiebeln, Blumenzwiebeln, Zucchini,
Kürbisse,
Gurken, Gartenkürbisse,
Erdnüsse,
andere Bodenfrüchte
oder jede andere Bodenfrucht umfassen. Zusätzlich zu Bodenfrüchten kann die
vorliegende Erfindung auch zum Sammeln anderer Bodenobjekte, wie
z. B. von Steinen, Mineralien oder anderen natürlichen oder synthetischen
Objekten, verwendet werden. Trotzdem wird die vorliegende Erfindung
am bevorzugtesten zum Ernten von Bodenfrüchten, wie z. B. Kartoffeln
und dergleichen, verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung kann existierende Erntemaschinen stark verbessern,
indem unter anderem ein Produkt, wie z. B. Kartoffeln und dergleichen, vorsichtiger
gesammelt und gehandhabt werden, und indem mit dem Produkt gesammelte
Erde konsistenter getrennt wird. Die obigen und weitere Vorteile, Merkmale
und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen und Ansprüchen
ohne weiteres zu erkennen sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung ist beispielhaft und nicht als Einschränkung in
den beigefügten Zeichnungen
dargestellt, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile anzeigen.
Es zeigen:
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1(A) eine schematische Seitenansicht eines
Beispiels einer Bodenfruchterntemaschine, in die die vorliegende
Erfindung eingebaut ist;
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1(B) eine schematische Draufsicht
der Erntemaschine aus 1(A);
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2 ein Diagramm eines Systems
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
eines ersten Steuermerkmals der Erfindung;
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3(A) eine Vorderansicht
eines Steuerbedienfeldes gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3(B) eine Vorderansicht
eines Steuerbedienfeldes gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4 ein Diagramm eines Systems
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
eines zweiten Steuermerkmals der Erfindung;
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5(A) eine schematische Seitenansicht eines
ersten Ausführungsbeispiels
eines Höhensensors,
der bei dem zweiten Steueraspekt der Erfindung verwendet wird;
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5(B) eine schematische Seitenansicht eines
zweiten Ausführungsbeispiels
eines Höhensensors,
der bei dem zweiten Steueraspekt der Erfindung verwendet wird;
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5(C) eine schematische Seitenansicht eines
dritten Ausführungsbeispiels
eines Höhensensors,
der bei dem zweiten Steueraspekt der Erfindung verwendet wird;
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5(D) eine schematische perspektivische Ansicht
eines Beispiels des Ausführungsbeispiels aus 5(A);
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5(E) eine schematische perspektivische Ansicht
eines vierten Ausführungsbeispiels
eines Höhensensors,
der bei dem zweiten Steueraspekt der Erfindung verwendet wird;
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5(F) eine schematische Draufsicht
des Ausführungsbeispiels
aus 5(E);
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5(G) eine schematische Draufsicht
eines fünften
Ausführungsbeispiels
eines Höhensensors,
der bei dem zweiten Steueraspekt der Erfindung verwendet wird; und
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5(H) eine schematische Draufsicht
eines sechsten Ausführungsbeispiels
eines Höhensensors,
der bei dem zweiten Steueraspekt der Erfindung verwendet wird.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Wie
oben angezeigt ist, umfassen die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zwei separate Steuermerkmale für Bodenfruchterntemaschinen.
Diese Steuermerkmale sind unabhängig
voneinander von Vorteil, sind jedoch von größtem Vorteil, wenn sie in einer
Bodenfruchterntemaschine miteinander kombiniert werden. Das erste Steuermerkmal
beinhaltet ein eindeutiges System zum Steuern einer oder mehrerer
der „Trennfördereinrichtungen" einer Erntemaschine
(z. B. einer „primären Fördereinrichtung", einer „sekundären Fördereinrichtung" und/oder einer "Grünzeug-Entfernungs-Förderungseinrichtung", die hierin Bezug
nehmend auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
erläutert
sind) und das zweite Steuermerkmal beinhaltet ein eindeutiges System
zum Steuern von „Fördereinrichtungen
in Verarbeitungsrichtung nach" den Trennfördereinrichtungen
(wie z. B. einer „hinteren Querfördereinrichtung", einer „Höhenfördereinrichtung" und/oder einer „Auslegerfördereinrichtung", die hierin Bezug
nehmend auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
erläutert
sind).
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Trennfördereinrichtungssteuerung
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Das
erste Steuermerkmal ist ein neuartiges System zum Beibehalten eines
konstanten Verhältnisses
der Geschwindigkeiten einer oder mehrerer der „Trennfördereinrichtungen" der Erntemaschine bezüglich der
Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine – unabhängig von
Vorwärtsgeschwindigkeitsvariationen
der Erntemaschine.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung auf praktisch jede Bodenfruchterntemaschine
anwendbar ist, ist es wichtig, daß die Bodenfruchterntemaschine
zumindest eine Trennfördereinrichtung
umfaßt.
Die Trennfördereinrichtungen
können
z. B. eine primäre und
eine sekundäre
Fördereinrichtung
umfassen, die Erde von der Bodenfrucht trennen. Die Anzahl von Erdtrennfördereinrichtungen
kann jedoch abhängig von
den Umständen
variieren. Zusätzlich
können
die Trennfördereinrichtungen
außerdem
eine Großabfallfördereinrichtung,
wie z. B. eine Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung 35,
umfassen, die Grünzeug
und ähnlichen
Abfall der Bodenfrucht trennt (z. B. gelangt die Bodenfrucht auf
eine bekannte Weise durch Öffnungen
in der Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung,
während
Grünzeug
und dergleichen durch die Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung abtransportiert
werden). Als ein Beispiel kann die Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
ein Stab-Typ-Fördereinrichtungsriemen
sein, ähnlich dem
Riemen 13, der in dem US-Patent No. 4,842,076 gezeigt ist.
Eine Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung 35 ist
vorzugsweise enthalten, kann jedoch, falls dies erwünscht wird,
weggelassen werden.
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In
Betrieb werden, wenn die Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine reduziert wird, die Geschwindigkeiten der primären, sekundären und/oder
Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung automatisch
reduziert, und wenn die Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine erhöht
wird, werden die Geschwindigkeiten der primären, sekundären und/oder Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
automatisch erhöht.
Auf diese Weise kann eine optimale Belastung der Fördereinrichtungen
beibehalten werden, was ein Quetschen minimiert, eine Produktivität erhöht und die
Menge an Erde, die über die
Erdtrennfördereinrichtungen
(z. B. die primäre und
sekundäre
Fördereinrichtung)
hinaus und in die Erntemaschine getragen wird, minimiert.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das System
eine Einrichtung zum Erfassen der tatsächlichen Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine und eine Steuerung zum Einstellen der Geschwindigkeit
der primären,
sekundären
und/oder Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
basierend auf dieser tatsächlichen
Vorwärtsgeschwindigkeit. (Wie
unten erläutert
wird, kann die bestimmte Einrichtung, die verwendet wird, um die
Vorwärtsgeschwindigkeit
der Bodenfruchterntemaschine zu messen, für die optimale Leistung der
Vorrichtung wesentlich sein.) Der Benutzer wählt vorzugsweise erwünschte Verhältnisse
der Primärfördereinrichtungsgeschwindigkeit
zu der Vorwärtsgeschwindigkeit
und/oder der Sekundärfördereinrichtungsgeschwindigkeit
zu der Vorwärtsgeschwindigkeit
aus und die Steuerung stellt automatisch die Geschwindigkeit der
primären
und/oder sekundären
Fördereinrichtung
gemäß der folgenden
Gleichungen) ein.
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Gleichung
1(A): erfaßte
Vorwärtsgeschwindigkeit × ausgewähltes Verhältnis #1
= Primärfördereinrichtungsgeschwindigkeit
(Sollwert)
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Gleichung
1(B): erfaßte
Vorwärtsgeschwindigkeit × ausgewähltes Verhältnis #2
= Sekundärfördereinrichtungsgeschwindigkeit
(Sollwert)
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Zusätzlich wird,
wenn die Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
enthalten ist, was bevorzugt wird, die Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung vorzugsweise über die
Steuerung 100 gesteuert, um gemeinsam mit einer sekundären Fördereinrichtung
zu variieren. Die Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung 35 bewegt
sich vorzugsweise mit der gleichen Geschwindigkeit wie die sekundäre Fördereinrichtung,
kann sich jedoch auch abhängig
von den Umständen
mit einer schnelleren oder langsameren Rate bewegen.
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2 ist ein Diagramm, das
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Systems zum Steuern von Trennfördereinrichtungen einer Erntemaschine
darstellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das System
zum Steuern einer primären
Fördereinrichtung 20,
einer sekundären
Fördereinrichtung 30 und
einer Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung 35 verwendet.
Diesbezüglich
wird eine zentrale Steue rung 100 verwendet, um die Geschwindigkeit der
primären,
sekundären
und Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung 20, 30 und 35 (siehe
Bezugszeichen 20/30/35) zu steuern, die über einen Antriebsmechanismus 150 angetrieben
werden. Eine Benutzerschnittstelle 110 ist zum selektiven
Eingeben erwünschter
Verhältnisse
der Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
zu der Vorwärtsgeschwindigkeit
vorgesehen. Die ausgewählten
Verhältnisse können durch
den Bediener z. B. basierend auf seiner/ihrer Beobachtung von Erdbedingungen
und dergleichen ausgewählt
werden. Die Benutzerschnittstelle 110 befindet sich vorzugsweise
auf einem Frontbedienfeld der Steuerung für einen leichten Zugang durch
den Bediener. Die erwünschten
Fördereinrichtungsgeschwindigkeitswerte
(die Sollwerte) und die tatsächlichen
Geschwindigkeitswerte werden vorzugsweise an einem Sollwert- und
einem tatsächlichen
Indikator 120 für
die direkte Beobachtung des Bedieners angezeigt.
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Die
Steuerung 110 kann jede geeignete Steuerung umfassen, die
in der Technik bekannt ist, und kann eine einzelne Steuerung oder
eine Mehrzahl von Steuerungen umfassen. Am bevorzugtesten jedoch
wird eine PID- (Proportional-, Integral-, Differential-)/Fuzzy-Logik-Steuerung
verwendet, da eine derartige Steuerung praktisch und kostengünstig ist. Die
Steuersignale können
digital, analog oder eine Kombination von beidem, wie dies benötigt wird, sein.
Wie angemerkt wurde, ist die Steuerung 110 vorzugsweise
für einen
direkten Zugang durch den Erntemaschinenbediener positioniert.
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Der
Antriebsmechanismus 150 für die primäre, sekundäre und/oder Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
umfaßt
vorzugsweise einen oder mehrere hydraulische Motoren. Die hydraulischen Motoren
werden vorzugsweise über
elektrisch bediente hydraulische Ventile, vorzugsweise Proportionalflußventile,
gesteuert. Alternativ können
die Ventile mechanisch gesteuerte Proportionalventile sein. Alternativ
kann ein Druckausgleichstyp-System verwendet werde. Obwohl dies
weniger bevorzugt wird, können
auch Gleichstrom-Motorantriebe
und Wechselstrom-Motorantriebe mit variabler Frequenz verwendet
werden. Der Antriebsmechanismus 150 kann außerdem eine
automatische Übertragung
umfassen, die eine Geschwindigkeit, die am nächsten an der Sollwertgeschwindigkeit
liegt, auswählt.
Alternativ könnte
auch, obwohl dies weniger bevorzugt wird, ein pneumatischer Antrieb
ebenso verwendet werden. Ferner könnte auch eine manuelle Übertragung verwendet
werden, wie z. B. dann, wenn ein Bediener die Geschwindigkeit basierend
auf einem Indikator einstellt, wie z. B. einem Indikatorlicht, das
durch die Steuerung gesteuert wird (unten erläutert).
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
eine Vorwärtsgeschwindigkeitsmeßeinheit 160 ebenso
vorgesehen, die ein Signal an die Steuerung 100 sendet,
das die Vorwärtsgeschwindigkeit
(bezüglich
des Bodens) der Erntemaschine anzeigt. Die Meßeinheit 160 berechnet
vorzugsweise die Vorwärtsgeschwindigkeit
kontinuierlich (z. B. fortdauernd oder in kurzen Intervallen) und
sendet kontinuierlich (z. B. fortdauernd oder in kurzen Intervallen) Vorwärtsgeschwindigkeitssignale
an die Steuerung 100.
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Wie
oben angezeigt wurde, ist die Meßgenauigkeit der tatsächlichen
Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine bezüglich
des Bodens sehr wichtig für
eine optimale Leistung. Die Einrichtung zum Erfassen der Vorwärtsgeschwindigkeit
der Erntemaschine umfaßt
vorzugsweise einen Radargeschwindigkeitsdetektor, wie z. B. einen
Radar auf einem Traktor, der die Erntemaschine antreibt, oder auf der
Erntemaschine selbst. (Wie dies in der Technik bekannt ist, kann
die Erntemaschine mit Eigenantrieb sein oder kann einen Traktor
zum Antreiben der Erntemaschine umfassen.) Alternativ könnte, obwohl dies
weniger bevorzugt wird, ein globales Positionierungssystem („GPS") oder ein weiteres
Positionierungssystem zum Überwachen
der Geschwindigkeit verwendet werden. Alternativ könnte auch
eine Meßvorrichtung,
die ein Grundverfolgungsleerlaufrad aufweist, verwendet – werden.
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Andere
bekannte Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen
könnten
ebenso verwendet werden.
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Aufgrund
von Bodenbedingungen beim Bodenfruchternten kann ein Messen der
Vorwärtsgeschwindigkeit
durch eine Raddrehung oder dergleichen zu wesentlichen Ungenauigkeiten
bei der Messung führen
(z. B. Ungenauigkeiten können
aufgrund von Radgleiten auftreten). Bei weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen
jedoch könnte
die Geschwindigkeit durch ein Überwachen
von a) der Radgeschwindigkeit der Erntemaschine oder eines Traktors,
der die Erntemaschine antreibt (entweder eines Antriebsrades oder
eines angetriebenen Rades), b) einem Tachometer der Erntemaschine
oder eines Traktors, der die Erntemaschine antreibt, oder c) einer
Leistungsversorgung derselben bestimmt werden.
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Vorzugsweise
wird der Antriebsmechanismus 150 über eine Rückkopplungsschleife gesteuert, um
eine Geschwindigkeit beizubehalten und zu verifizieren. Diesbezüglich ist
vorzugsweise ebenso eine Fördereinrichtungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung 170 vorgesehen,
die die Bewegungsgeschwindigkeit der primären, sekundären und/oder Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
mißt.
Obwohl eine derartige Rückkopplungsschleife
bevorzugt wird, werden eine Rückkopplungsschleife
und eine Fördereinrichtungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung
nicht in allen Ausführungsbeispielen
benötigt
und eine Steuerung kann auch ohne Rückkopplung ausgeführt werden. Wenn
eine derartige Rückkopplungsschleife
enthalten ist, kann eine Vielzahl von Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen
verwendet werden. Am bevorzugtesten wird ein Näherungsschalter verwendet,
der elektrische Pulse sendet, während
Zähne,
Zahnräder oder
Querstücke
der Fördereinrichtung
(d. h. auf dem Fördereinrichtungsriemen
oder der Kette selbst oder auf Antriebsriemenscheiben derselben)
durch den Näherungsschalter
laufen. Dieser letztere Typ von Geschwindigkeitsmeßvorrichtung
wird bevorzugt, da er unter anderem sehr praktisch und zuverlässig ist. Alternativ
könnte
die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit über einen
Radar gemessen werden, der in Richtung der Fördereinrichtung gerichtet ist.
Alternativ könnte,
wenn ein hydraulischer Antrieb verwendet wird, die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
durch ein Überwachen
der Volumenflußrate
von Fluid zu dem hydraulischen Motor gemessen werden. Alternativ
könnte
die Geschwindigkeit eines Leerlaufrades, das an der Fördereinrichtung
befestigt ist, überwacht
werden. Bei einer weiteren bevorzugten Alternative könnte ein
Drehcodierer, der mit einer Antriebsriemenscheibe verbunden ist,
verwendet werden (entweder ein Inkrementalcodierer oder ein Absolutcodierer).
Weitere bekannte Einrichtungen zum Messen von Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten könnten ebenso
verwendet werden.
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Das
System umfaßt
vorzugsweise außerdem
eine Benutzerschnittstelle 110 zum Eingeben erwünschter
Verhältnisse
von Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
zu Vorwärtsgeschwindigkeit – und vorzugsweise
außerdem
zum Eingeben erwünschter Höhen (wie
Bezug nehmend auf das zweite Steuermerkmal unten erläutert wird).
Vorzugsweise befindet sich die Schnittstelle 110 an einem
Frontbedienfeld der Steuerung 100. Vorzugsweise umfaßt die Schnittstelle 110 ein
Steuerbedienfeld 111, 3(A), das
Steuertasten oder -Knöpfe 112 aufweist.
Die Steuertasten 112 umfassen vorzugsweise eine Kontinuierliche-Anstieg-
und eine -Abnahme-Taste 113 und 114. Alternativ
kann die Benutzerschnittstelle 110 ein numerisches Tastenbedienfeld
(nicht gezeigt) zur numerischen Eingabe eines erwünschten
Verhältnisses
und/oder erwünschter
Höhenwerte
umfassen. Alternativ kann eine analoge Auswahleinrichtung verwendet
werden, wie z. B. ein Potentiometer oder eine ähnliche Vorrichtung (die z.
B. einen Knopf, Schieber, Hebel oder dergleichen aufweist, wie z.
B. ein Bauteil 115 in 3(B)).
Die Benutzerschnittstelle 110 kann eine elektrische Schnittstelle,
eine mechanische Schnittstelle oder beides umfassen.
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Alternativ
können
die erwünschten
Verhältniswerte
(und die unten erläuterten
Höhenwerte)
automatisch bestimmt werden.
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Die
bestimmten Werte könnten
auch automatisch in das System eingegeben werden, anstelle manuell
in das System eingegeben zu werden. Eine Ertragsüberwachungsvorrichtung 180 könnte z.
B. vorgesehen sein, um eine Menge eines Produktertrages (z. B. Ertrag
von Kartoffeln) an einem Ort in Verarbeitungsrichtung nach der primären und
der sekundären
Fördereinrichtung
zu erfassen (z. B. könnte
der Produktertrag nach einer Abgabe aus dem Ausleger 50 berechnet
werden). Dieser Ertragswert könnte verwendet
werden, um Fördereinrichtungsgeschwindigkeitsverhältnisse
zu spezifizieren und eine Produkthöhe zu optimieren. Zusätzlich könnte eine
Einrichtung enthalten sein, um (1) den Erdgehalt (z. B. Feuchtigkeitspegel,
Beschaffenheit, Typ, usw.) zu überwachen
und/oder um (2) die Erdtrennung entlang der primären Fördereinrichtung zu überwachen (z.
B. Orte, Raten, usw.) und automatisch ein bevorzugtes Verhältnis aus
Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
zu Geschwindigkeit über
Grund basierend hierauf automatisch auszuwählen und einzugeben und/oder
einem Bediener vorzuschlagen.
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Der
Sollwert- und der tatsächliche
Indikator 120 sind vorzugsweise einstückig zu der Steuerung 100 und
zu der Benutzerschnittstelle 110. Alternativ können separate
Indikatoren vorgesehen sein. Vorzugsweise zeigt ein erster Indikator 116 den
Sollwert an und ein zweiter Indikator 117 zeigt die tatsächliche Betriebsbedingung
an. Alternativ kann ein einzelner Indikator (nicht gezeigt) verwendet
werden, um den Sollwert und den tatsächlichen Wert anzuzeigen, und ein
Umschaltschalter kann z. B. verwendet werden, um die Anzeige zwischen
dem Sollwert und dem Betriebswert abzuwechseln. Die Indikatoren
können
digital und/oder analog sein und können mechanischer und/oder
elektrischer Natur sein. Vorzugsweise wird der tatsächliche
Betriebswert weiter während
des manuellen Modus (unten erläutert)
für eine
Referenz für
den Bediener angezeigt. Obwohl dies weniger bevorzugt wird, könnten einer
oder mehrere der Indikatoren weggelassen werden.
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Das
System umfaßt
außerdem
vorzugsweise eine manuelle Geschwindigkeitssteuerung 130 (z. B.
einschließlich
eines Potentiometers), so daß der Bediener,
falls dies erwünscht
wird, manuell die Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
steuern kann. Die manuelle Geschwindigkeitssteuerung 130 kann eine
analoge oder digitale Steuerung aufweisen. Vorzugsweise wird die
Steuerung durch ein Variieren der Spannung zu einem hydraulischen
Ventil eines hydraulischen Motors durchgeführt (d. h. wenn der Antriebsmechanismus 150 ein
hydraulischer Motor ist). Alternativ könnte die Position eines hydraulischen Ventils
mechanisch verändert
werden. Alternativ könnte
der Bediener manuell einen Gangschaltungsmechanismus bedienen, um
die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung
zu variieren.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann die Steuerung 100, wenn sie in dem manuellen Modus ist,
verwendet werden, um einen Indikator zu steuern (nicht gezeigt,
wie z. B. ein Indikatorlicht auf der Benutzerschnittstelle 110,
einen Hoch-/Tief-Alarm, usw.),
um dem Bediener eine Anzeige dessen zu liefern, ob er eine Trennfördereinrichtung
(oder den Träger
selbst) beschleunigen oder abbremsen soll, um ein geeignetes Verhältnis der
Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
beizubehalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wirkt die Steuerung auf eine ähnliche Weise,
verändert
selbst jedoch nicht automatisch die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit,
sondern liefert vielmehr eine Anzeige für den Bediener, die Geschwindigkeit
zu verändern.
In anderen Ausführungsbeispielen
wird in dem manuellen Modus kein Indikator verwendet.
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Ein
Schalter 140 ist vorzugsweise zum Abwechseln zwischen einem
automatischen Modus unter der Steuerung 100 und einem manuellen
Modus unter der Steuerung 130 vorgesehen. Der Schalter 140 verbindet
entweder die Steuerung 100 oder die Steuerung 130 mit
dem Antriebsmechanismus 150, der die primäre und/oder
sekundäre
Fördereinrichtung
antreibt. Die Steuerung 130 stellt vorzugsweise automatisch
den Antriebs mechanismus auf eine voreingestellte Geschwindigkeit
ein, wenn zu dem manuellen Modus geschaltet wird.
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Der
Schalter 140 ist vorzugsweise ein elektro-mechanischer
Schalter oder ein digitaler Festkörperschalter. Folglich kann
der Schalter 140 manuell gesteuert werden (wie z. B. durch
einen Druckknopf) oder kann elektronisch gesteuert werden (wie z.
B. über
die Steuerung 100). Alternativ kann, obwohl dies weniger
bevorzugt wird, der Schalter ein mechanischer Schalter sein, z.
B. ein Druckknopf oder ein Umschaltschalter.
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Bei
dem Betrieb des bevorzugten Ausführungsbeispiels
kann der Bediener Verhältnisse
der Trennfördereinrichtungsgeschwindigkeiten
zu der Vorwärtsgeschwindigkeit
basierend auf Bedingungen, wie z. B. der Erdnässe, dem Erdtyp (z. B. Ton, Sand,
Kiesel, usw.), der Bodenbeschaffenheit und dergleichen, auswählen. Ein
Bediener kann so selbst dann ohne weiteres die Erntemaschine für eine optimale
Leistung einstellen, wenn sich Bedingungen innerhalb des gleichen
Feldes verändern.
Wenn z. B. Abschnitte des Feldes Erdbedingungen aufweisen, die unterschiedliche
Verhältnisse
erfordern, kann der Bediener schnell die geeigneten Verhältnisse,
wie dies benötigt
wird, auswählen,
ohne den Betrieb der Erntemaschine zu stoppen. So kann der Bediener ohne
Verzögerung
des Betriebs der Erntemaschine die Erntemaschinenfördereinrichtungen
einstellen, um bei den erforderlichen Verhältnissen zu arbeiten. Folglich
muß der
Bediener den Betrieb der Erntemaschine nicht durch ein Wechseln
von Gängen,
Ketten oder anderen Elementen, um Geschwindigkeiten einzustellen,
verzögern,
kann jedoch ohne weiteres einen Betrieb fortsetzen und so eine Produktivität erhöhen.
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Als
ein Beispiel könnte
die primäre
Fördereinrichtung
zu Beginn auf eine Geschwindigkeit eingestellt sein, die etwa 20%
größer als
die Vorwärtsgeschwindigkeit
ist, wobei der Bediener, wenn sich die Erdbedingungen verändern, wenn
z. B. die Nässe
zunimmt, ein höheres
Verhältnis
auswählen
kann, um die Erde weiter auf der Fördereinrichtung zu verteilen,
um eine Trennung zu erleichtern (wie z. B. etwa 50% schneller als
die Vorwärtsgeschwindigkeit).
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Die
primäre
Fördereinrichtung
kann üblicherweise
mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich zwischen, lediglich beispielhaft,
etwa 0% bis 80% mehr als der Vorwärtsgeschwindigkeit der Erntemaschine
angetrieben werden. Die angemerkten Verhältnisse sind nur exemplarisch
und die Verhältnisse können abhängig von
den Umständen
variiert werden. Üblicherweise
wird die Erntemaschine mit einer Vorwärtsgeschwindigkeit in einem
Bereich von, lediglich beispielhaft, zwischen etwa 1 ½ und 4
Meilen/Stunde angetrieben.
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Ein
großer
Prozentsatz der Erde fällt
durch die primäre
Fördereinrichtung,
bevor er die sekundäre
Fördereinrichtung
erreicht. Da das Volumen so reduziert wird, wird die Geschwindigkeit
der sekundären
Fördereinrichtung
vorzugsweise langsamer als die der primären Fördereinrichtung eingestellt.
Die sekundäre
Fördereinrichtung
kann üblicherweise
in einem Bereich von, lediglich beispielhaft, etwa 30% bis 100%
der Vorwärtsgeschwindigkeit
liegen (d. h. üblicherweise
weniger als die Vorwärtsgeschwindigkeit).
Obwohl die primäre
Fördereinrichtung
möglicherweise
die gesamte Erde entfernen kann, kann die sekundäre Fördereinrichtung ebenso fungieren, um
Erde auf eine ähnliche
Weise wie die primäre
Fördereinrichtung
zu entfernen.
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Wie
angemerkt wurde, wird das erste Steuermerkmal vorzugsweise auf Fördereinrichtungen
angewendet, die Erde, usw. von dem Bodenfruchtprodukt trennen („Trennfördereinrichtungen"), während das
zweite Steuermerkmal, das unten erläutert ist, vorzugsweise auf
Fördereinrichtungen
angewendet wird, die sich in Verarbeitungsrichtung nach denselben
befinden („nachgeordnete
Fördereinrichtungen"), die verwendet
werden, um die getrennte Bodenfrucht zu transportieren. Bei den
am meisten bevorzugten Ausführungsbeispielen
wird, wie erläutert wurde,
das erste Steuermerkmal auf sowohl eine primäre Fördereinrichtung als auch eine
sekundäre
Fördereinrichtung
angewendet, wie dies gezeigt ist. Zusätzlich wird das erste Steuermerkmal
vorzugsweise ebenso auf eine Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung
angewendet, wie erläutert
ist. Bei weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen jedoch kann
die sekundäre
Fördereinrichtung
beseitigt werden und die primäre
Fördereinrichtung
transportiert unter Umständen
allein das Produkt und trennt Erde von demselben. Bei dem letzteren
Beispiel könnte
sich die primäre
Fördereinrichtung
zu einer hinteren Querfördereinrichtung
oder zu einer weiteren nachgeordneten Fördereinrichtung erstrecken. Ähnlich kann
bei anderen weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen die Grünzeug-Entfernungs-Fördereinrichtung beseitigt werden.
Bei noch weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen können Trennfördereinrichtungen
zusätzlich
zu der primären
und der sekundären
Fördereinrichtung
enthalten sein, die ähnlich
gesteuert werden – z.
B. drei oder mehr Erdtrennfördereinrichtungen können vorgesehen
sein.
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Gemäß dem ersten
Steuermerkmal der Erfindung kann die Erd- und Bodenfruchtlast konsistent auf
die Trennfördereinrichtungen
geliefert und sorgsam durch dieseleben gehandhabt werden. Dieses erste
Steuermerkmal kann so Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
gemäß Lasten
variieren, die sich auf den Trennfördereinrichtungen sammeln,
was eine konsistente Last unabhängig
von Variationen der Vorwärtsgeschwindigkeit
beibehält.
Bei alternativen, wenn auch weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen
könnten
die Trennfördereinrichtungen
durch ein Messen der Last oder des Gewichts des Produktes (Erde
und Bodenfrucht) auf den jeweiligen Fördereinrichtungen gesteuert
werden, z. B. Überwachen
von Drehmoment auf Fördereinrichtungsantriebe
aufgrund des Produkts auf derselben oder dergleichen, um eine konsistentere
Last unabhängig
von Variationen der Vorwärtsgeschwindigkeit
beizubehalten. Variierende Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
basierend auf Last- oder Gewichtsmessungen können jedoch während eines
Startens und Stoppens zu Problemen führen. Zusätzlich können grober Boden und andere
Faktoren eine Genauigkeit beeinflussen, wenn Last- oder Gewichtsmessungen
verwendet werden.
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Steuerung einer nachgeordneten
Fördereinrichtung
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Ein
zweites bevorzugtes Merkmal ist ein System zum Beibehalten der Menge
eines Produkts (z. B. Kartoffeln) auf Fördereinrichtungen in Verarbeitungsrichtung
nach den Trennfördereinrichtungen
auf einem ausreichenden Pegel. Wie oben erläutert wurde, wird eine Bodenfruchterntemaschine,
die eine Kombination aus sowohl dem ersten als auch dem zweiten
Steuermerkmal aufweist, stark bevorzugt.
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Das
zweite Steuermerkmal beinhaltet ein Steuern des Pegels des Produktes
auf den nachgeordneten Fördereinrichtungen,
um einen ausreichenden Produktpegel auf denselben beizubehalten.
Kurz gesagt wird die Geschwindigkeit der nachgeordneten Fördereinrichtungen
gesteuert, um eine „volle
Kapazität" auf den Fördereinrichtungen
beizubehalten – d. h.
eine volle Last aufzuweisen, die die Fördereinrichtungsoberflächen bedeckt.
Dies reduziert wesentlich das Risiko einer Quetschung. Um eine ausreichende Produkttiefe
beizubehalten, wird die Geschwindigkeit einer Fördereinrichtung kontinuierlich
eingestellt, um mit der Rate des Produktes, das gerade gehandhabt wird, übereinzustimmen.
Bei einem bevorzugten Beispiel, mit Kartoffeln, bedecken die Kartoffeln
vorzugsweise im wesentlichen die gesamten Fördereinrichtungsoberflächen, so
daß die
Kartoffeln sich alle in unmittelbarer Nähe zueinander befinden und
eine relative Bewegung benachbarter Kartoffeln verhindern. Die Kartoffeln
werden vorzugsweise auf der Fördereinrichtungsoberfläche bis
zu einer Höhe
von zumindest etwa 2 bis 3 Zoll und noch bevorzugter etwa 6 bis
8 Zoll gestapelt und können
auch auf eine wesentlich größere Höhe gestapelt
werden. Auf diese Weise schützen
die Kartoffeln einander während
eines Trans portes und Quetschen und dergleichen wird wesentlich
reduziert.
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Bei
den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist
eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, die die Höhe der Bodenfrucht (z. B. Kartoffeln)
bei vorzugsweise entweder einer Abgabe aus einer Vorrichtung, die
zu einer bestimmten Fördereinrichtung
liefert, oder an einer Position nahe der, Stelle, an der das Produkt
auf die bestimmte Fördereinrichtung
plaziert wird, „erfaßt". Dieses Signal wird
durch eine Steuerung empfangen und zu einem Antrieb mit einstellbarer
Geschwindigkeit (vorzugsweise einem Antrieb mit kontinuierlich variabler,
variabler Geschwindigkeit) der Fördereinrichtung
rückgekoppelt,
um die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung
einzustellen, um die Höhe über der
Fördereinrichtung
bei einem bestimmten Sollwert beizubehalten. Vorzugsweise wählt der
Benutzer den Sollwert der Höhe
aus, der beibehalten werden soll.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die Produkthöhe
an einem Punkt nahe des Anfangs der Seitenanhebvorrichtung 50 erfaßt und die verbleibenden
nachgeordneten Fördereinrichtungen werden
basierend auf diesem Ablesen eingestellt (d. h. die Fördereinrichtung
des Auslegers 60, usw.). Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit
der hinteren Querfördereinrichtung 40 gesteuert,
um ein festes Verhältnis
der sekundären
Fördereinrichtung 30 zu sein.
Alternativ kann die Geschwindigkeit der hinteren Querfördereinrichtung 40 gemäß einem
Höhenwert
gesteuert werden, dies wird jedoch weniger bevorzugt, da die hintere
Querfördereinrichtung
nicht so stark ansprechend auf plötzliche Erhöhungen einer Belastung ist;
die Höhe
kann praktisch nur bei der Abgabe von der hinteren Querfördereinrichtung
gemessen werden.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Aufbau werden die Geschwindigkeiten der
Fördereinrichtungen in
der Erntemaschine nach der primären
und sekundären
Fördereinrichtung
basierend auf der Flußrate weg
von der hinteren Querfördereinrichtung berechnet
(d. h. Höhe
an dem nachgeordneten Ende der hinteren Querfördereinrichtung). Die Geschwindigkeit
und Höhe
des Produktes auf der hinteren Querfördereinrichtung 40 vor
einer Abgabe auf die Seitenanhebvorrichtung 50 können gemessen
werden und die Geschwindigkeit der Fördereinrichtungen, die dem
nachgeordnet sind, können
basierend auf der volumetrischen Flußrate gesteuert werden. Insbesondere
könnte
die folgende Gleichung verwendet werden, um eine momentane Geschwindigkeit
der anderen Fördereinrichtungen
zu kalibrieren:
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Gleichung
1: Hinterquergeschwindigkeit × Hinterquertiefe × ausgewähltem Benutzerverhältnis =
momentane Geschwindigkeit der anderen Fördereinrichtungen)
-
Auf
diese Weise kann die Last auf jede nachgeordnete Fördereinrichtung „antizipiert" werden, anstatt
das lediglich auf dieselbe „reagiert" wird. Wenn die erwünschten
Geschwindigkeiten einer oder mehrerer nachgeordneter Fördereinrichtungen
auf diese Weise „antizipiert" werden, können die
Geschwindigkeiten von nachgeordneten Fördereinrichtungen entweder
sofort verändert
werden oder eine Verzögerung
oder eine Zeitnacheilung kann, falls dies erwünscht wird, vor einem Verändern der
Geschwindigkeit nachgeordneter Fördereinrichtungen
eingeschlossen werden. Bei den am meisten bevorzugten Ausführungsbeispielen,
bei denen die Fördereinrichtungen
durch ein hydraulisches Proportionalsystem mit Leistung versorgt
werden, würde
ein Verfolgen der Fördereinrichtungen
mit diesem Verfahren gut funktionieren.
-
In
einigen Fällen
jedoch ist es dennoch vorzuziehen, auf die Höhe auf einer bestimmten Fördereinrichtung
zu „reagieren", um diese Höhe auf dieser Fördereinrichtung
zu steuern. Wenn die Höhe
niedrig ist, kann die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
reduziert werden, und wenn die Höhe
hoch ist, kann die Fördereinrichtungsgeschwindigkeit
erhöht werden. (In
diesem Fall ist es vorzuziehen, die Höhe näher an dem Eingangsende der
Fördereinrichtung
zu messen, anstatt an dem Ausgangsende.) Dies kann einfacher als
ein System sein, das „antizipiert", wie oben erläutert ist.
Es ist z. B. nicht nötig
zu antizipieren, welche Höhe
aus bestimmten Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
resultiert, und die Fördereinrichtungsgeschwindigkeitsmessungen
und Rückkopplungsanforderungen
können
reduziert werden.
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4 ist ein Diagramm, das
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiele
des Systems zum Steuern der nachgeordneten Fördereinrichtungen darstellt
(z. B. der Fördereinrichtungen
in Verarbeitungsrichtung nach der primären Fördereinrichtung und/oder der sekundären Fördereinrichtung).
Eine zentrale Steuerung 100B (die vorzugsweise ähnlich wie
die Steuerung 100 ist) wird verwendet, um die Geschwindigkeit der
hinteren Querfördereinrichtung 40,
der Anhebefördereinrichtung 50 und/oder
der Auslegerfördereinrichtung 60 (siehe
Bezugszeichen 40/50/60) über den
Antriebsmechanismus 150B (der vorzugsweise dem Antriebsmechanismus 150 ähnelt) zu
steuern. Ein Benutzer gibt erwünschte
Höhenwerte
in eine Schnittstelle 110B ein (die vorzugsweise der Schnittstelle 110 ähnelt).
Vorzugsweise werden ein Wert eines Sollwerts (eine erwünschte Geschwindigkeit) und
einer tatsächlichen
Geschwindigkeit auf einem Sollwert- und einem tatsächlichen
Indikator 120B angezeigt (der vorzugsweise dem Indikator 120 ähnelt). Zusätzlich mißt eine
Höhenmeßeinrichtung 160B die Höhe des Produktes
und sendet ein Signal, das dieselbe anzeigt, an die Steuerung 110B,
um die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung
einzustellen. Ferner können
eine manuelle Geschwindigkeitssteuerung 130B (die vorzugsweise
der Steuerung 130 ähnelt)
und ein Schalter 140B (der vorzugsweise wie der Schalter 140 ist)
ebenso enthalten sein.
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Wenn
sowohl das erste als auch das zweite Steuermerkmal bei einer Erntemaschine
kombiniert werden, wie dies bevorzugt wird, können Elemente des ersten und
des zweiten Steuermerkmals ineinander integriert werden. Als Beispiel
kann die Steuerung 100B die gleiche wie die Steuerung 100 sein und
die Schnittstelle 110B kann die gleiche wie die Schnittstelle 110 sein.
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Die
Höhenmeßeinheit 160B kann
auf eine Vielzahl von Weisen gebildet werden und jede bekannte Höhenmeßeinrichtung
kann verwendet werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist schematisch
in 5(A) gezeigt, bei
der die Höhe
des transportierten Produktes über
einen oder mehrere Ultraschallentfernungssensoren gemessen wird
(z. B. ein einzelner Sensor 200 oder ein Array von Sensoren
kann darüber
vorgesehen sein). Alternativ könnten,
obwohl dies kostspieliger ist, einer oder mehrere Laserentfernungsmeßsensoren
verwendet werden.
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Alternativ
können,
wie in (H) gezeigt ist, einer oder
mehrere Sensoren (z. B. einer oder mehrere Lichtemitter E und -empfänger R)
entlang der Seite der Fördereinrichtung
zum genauen Lesen einer Höhe
auf denselben angeordnet sein. Ein Array von Sensoren kann verwendet
werden, um die Höhe auf
der Fördereinrichtung
genauer zu messen.
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5(B) zeigt ein weiteres
Ausführungsbeispiel,
bei dem ein mechanischer Sensor 210 ein Rad 211 umfaßt, das
auf dem Produkt auf der Fördereinrichtung
40/50/60 rollt. Das Rad 211 ist an dem Ende eines Arms 212 befestigt
und der Arm 212 ist schwenkbar an dem Hauptscharnier P
befestigt. Die Winkelposition des Arms 212 wird über einen
Drehcodierer (nicht gezeigt) überwacht.
Der Drehcodierer ist vorzugsweise ein Absolutcodierer. Obwohl dies weniger
bevorzugt wird, kann auch ein Inkrementalcodierer verwendet werden.
Ein Dreh- oder Linearpotentiometer, digital oder analog, könnte ebenso
zur Bestimmung der Position verwendet werden. Ein LVDT (linearer,
variabler Verschiebungswandler) könnte ebenso zur Bestimmung
der Position verwendet werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel,
das in 5(C) gezeigt
ist, kann das Rad 211 durch ein Gleitbauteil 211' ersetzt werden,
das über dasselbe
gleitet. Obwohl die 5(B) und 5(C) ein einzelnes Rad 211 und
ein einzelnes Gleitbauteil 211' darstellen, können eines oder mehrere derartige
Räder und/oder
Gleitbauteile enthalten sein. Die Räder und/oder Gleitbauteile
können
bei verschiedenen Ausführungsbeispielen
Breiten von etwa 1 Zoll Breite bis zu der vollen Breite der Fördereinrichtung
aufweisen.
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Zusätzlich kann
ein nichtmechanischer Sensor (z. B. ein Ultraschallsensor, usw.)
in Kombination mit einem mechanischen Sensor verwendet werden. Bei
den in den 5(A) bis 5(C) gezeigten Ausführungsbeispielen
z. B. kann das Rad oder das Gleitbauteil als ein Ziel für den nichtmechanischen
Sensor fungieren.
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Wie
in 5(D) gezeigt ist,
kann das Rad 211 eine Rolle sein, die sich über die
Breite der Fördereinrichtung
erstreckt, und die sich vertikal bewegt, während sie parallel zu der Oberfläche der
Fördereinrichtung
bleibt. Das Rad 211 umfaßt vorzugsweise eine weiche äußere Oberfläche, wie
z. B. Schaum oder Gummi, um eine Quetschung der Bodenfrucht (z.
B. Kartoffeln) zu vermeiden. Dieses Ausführungsbeispiel mißt so eine
Spitzenhöhe über der
Fördereinrichtung.
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Die 5(E) bis 5(F) zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel,
das zwei Rollen 211'' entlang einer
Welle aufweist, die schwenkbar an einem Arm 212'' an einem Scharnier 213'' befestigt ist. Die Welle, die
die Rollen 211" trägt, ist
befestigt, um sich um die Achse des Arms 212" zu drehen. Die beiden Rollen 211'' drehen sich so um das Scharnier 213'' und das Scharnier 213'' wird gemeinsam mit dem Arm 212'' um das Hauptscharnier P bewegt.
Auf diese Weise mißt
der Arm 212'' eine durchschnittliche Höhe der Rollen 211''.
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Ähnlich sind
bei dem in 5(G) gezeigten Ausführungsbeispiel
vier Rollen 211''' vorgesehen. Ein Paar Rollen ist
an einer ersten Welle befestigt, die schwenkbar an einem Scharnier 213''' befestigt
ist, und ein weiteres Paar Rollen ist an einer zweiten Welle befestigt,
die schwenkbar an einem Scharnier 213''' befestigt ist.
Die Scharniere 213''' sind an einer im allgemeinen U-förmigen Klammer
B befestigt, die schwenkbar an dem Scharnier 213'' befestigt ist, um sich nur um
die Achse des Arms 212'' zu drehen.
Auf diese Weise wird der Arm 212'' auf
eine durchschnittliche Höhe
der vier Rollen 211''' angehoben.
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Alternativ
kann, obwohl dies sehr viel weniger bevorzugt wird, die Stapelhöhe geschätzt werden und
Fördereinrichtungsgeschwindigkeiten
können entsprechend
durch ein Überwachen
der Last auf der Fördereinrichtung – z. B.
durch ein Überwachen
eines Drehmoments auf die Fördereinrichtungsantriebe
eingestellt werden. Dies kann jedoch während des Startens und Stoppens
zu Problemen führen.
Zusätzlich
können
grober Boden und andere Faktoren eine Genauigkeit beeinflussen,
wenn Lastmessungen verwendet werden. Da Bedingungen variieren können (z.
B. kann das Produkt unterschiedliche Größen, Dichten, usw, aufweisen)
und da ein Beibehalten einer geeigneten Höhe wichtig ist, um einen Produktschaden
zu verhindern, wird ein indirektes Messen der Höhe durch eine Last weniger
bevorzugt.
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Vorzugsweise
umfaßt
die Erntemaschine den ersten Steueraspekt in Verbindung mit den Trennfördereinrichtungen
und den zweiten Steueraspekt in Verbindung mit Fördereinrichtungen, die sich in
Verarbeitungsrichtung danach befinden. Dies erzeugt eine Erntemaschine,
die anderen Erntemaschinen sowohl bezüglich Kapazität als auch
Produktqualität
weit voraus ist.
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Zusätzlich zu
anderen oben erläuterten
Vorteilen kann ein Beibehalten einer einheitlichen Bodenfruchthöhe auf den
Fördereinrichtungen
ebenso die Leistung von Trennsystemen dramatisch verbessern, die
Gegenstände
trennen, die entlang der Fördereinrichtungen
getragen werden – wie
z. B. „Luftköpfe", die zum Trennen
von Gestein und dergleichen verwendet werden, und „Luftmesser", die zur Entfernung
leichten Abfalls verwendet werden.
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Gemäß einem
bevorzugten Verfahren zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung werden existierende Erntemaschinen aufgerüstet, um
die Aspekte der vorliegenden Erfindung zu umfassen. Diesbezüglich kann
z. B., wenn eine existierende Erntemaschine einen mechanischen Fördereinrichtungsantrieb
aufweist, dieselbe modifiziert werden, um hydraulische Antriebe
(bei dem bevorzugten Aufbau), Geschwindigkeitssensoren, Steuerungen,
usw. zu umfassen, wobei, wenn eine existierende Erntemaschine bereits
mit unabhängigen
Antrieben mit einstellbarer Geschwindigkeit ausgestattet ist, Geschwindigkeitssensoren,
Steuerungen, usw. hinzugefügt
werden können.
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Während die
vorliegende Erfindung Bezug nehmend auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben wurde, die gegenwärtig als beste Ausführungsmodi
der Erfindung betrachtet werden, können verschiedene Änderungen
beim Anpassen der Erfindung auf verschiedene Ausführungsbeispiele
durchgeführt
werden, ohne von den breiteren erfindungsmäßigen Konzepten, die hierin offenbart
und durch die folgenden Ansprüche
eingeschlossen sind, abzuweichen. Obwohl eine bevorzugte Erntemaschinenstruktur
z. B. schematisch dargestellt wurde, können die beiden Steuermerkmale der
vorliegenden Erfindung in jeder bekannten Bodenfruchterntemaschine
angewendet werden. Die Bodenfruchterntemaschine weist vorzugsweise
1. eine Ausgrabeinrichtung zum Ausgraben von Erde und Kartoffeln
(z. B. eine Schneide oder dergleichen), 2, anfängliche Fördereinrichtungen zum Trennen
von Erde von der Bodenfrucht und 3. eine oder mehrere nachgeordnete
Fördereinrichtungen
zum Handhaben der getrennten Bodenfrucht auf, die dargestellte Erntemaschinenanordnung
ist jedoch nur ein bevorzugtes Beispiel. Als weitere Beispiele können eines
oder mehrere Merkmale der vorliegenden Erfindung in Erntemaschinen
angewendet werden, die eine Struktur aufweisen, die der in den U.S.-Patenten
Nr. 3,889,796, 4,842,076 und 5,077,963 gezeigten ähnelt. Wie
erläutert
wurde, können
einer oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung bei jeder
geeigneten Erntemaschine angewendet werden. Die dargestellten Trennfördereinrichtungen (z.
B. die primäre
und die sekundäre
Fördereinrichtung)
und/oder die dargestellten nachgeordneten Fördereinrichtungen (d. h. die
hintere Querfördereinrichtung,
die Anhebefördereinrichtung
und die Auslegerfördereinrichtung)
sind nicht in allen Ausführungsbeispielen
erforderlich und die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene
andere bekannte Erntemaschinen angewendet werden, die unterschiedliche Fördereinrichtungsanordnungen
aufweisen.