EP4697927A1 - Bodenbearbeitungsgeraet - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer landwirtschaftlichen Nutzfläche (N), das gegenüber der Nutzfläche (N) entlang einer Bearbeitungsrichtung (B) bewegbar ist, mit mehreren in die Nutzfläche (N) eingreifenden Arbeitswerkzeugen (3), welche auswechselbar an jeweils einem Werkzeugträger (18) angeordnet sind, und mindestens einem Werkzeugsensor (19) zur Überwachung mindestens eines Arbeitswerkzeugs (3), wobei der Werkzeugsensor (19) in Bearbeitungsrichtung (R) hinter dem Arbeitswerkzeug (3) an dem Werkzeugträger (18) angeordnet ist.

Description

Bodenbearbeitungsgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer landwirtschaftlichen Nutzfläche, das gegenüber der Nutzfläche entlang einer Bearbeitungsrichtung bewegbar ist, mit mehreren in die Nutzfläche eingreifenden Arbeitswerkzeugen, welche auswechselbar an jeweils einem Werkzeugträger angeordnet sind, und mindestens einem Werkzeugsensor zur Überwachung mindestens eines Arbeitswerkzeugs.

Bodenbearbeitungsgeräte kommen zu verschiedensten Zeitpunkten des Bearbeitungszyklus einer landwirtschaftlichen Nutzfläche zum Einsatz. In der landwirtschaftlichen Praxis sind verschiedene Ausführungsformen von Bodenbearbeitungsgeräten bekannt, mit welchen unterschiedliche Bodenbearbeitungsschritte durchgeführt werden können. Hierzu zählen beispielsweise die Einebnung, Lockerung, Krümelung oder Belüftung des Bodens der Nutzfläche oder auch die Einarbeitung von organischem Material, wie etwa Ernterückständen, Unkraut oder Dünger, in den Boden der Nutzfläche. Auch sind als sogenannte Direktsaatmaschinen ausgeführte Bodenbearbeitungsgeräte bekannt, welche in einem Schritt den Boden bearbeiten und Saatgut ablegen.

Typischerweise werden solche Bodenbearbeitungsgeräte mittels einer Zugmaschine entlang einer Bearbeitungsrichtung entlang im Wesentlichen parallel verlaufender Bahnen über die Nutzfläche bewegt, wofür die Bodenbearbeitungsgeräte beispielsweise an eine landwirtschaftliche Zugmaschine angehängt oder angebaut sein können. Alternativ können die Bodenbearbeitungsgeräte auch selbstfahrend, insbesondere autonom selbstfahrend, ausgebildet sein.

Bei solchen Bodenbearbeitungsgeräten sind üblicherweise mehrere, beispielsweise neben- und/oder hintereinander versetzt angeordnete Arbeitswerkzeuge vorgesehen, welche zur Erzeugung einer gewissen Bodenbewegung in einer gewissen Bearbeitungstiefe in die Nutzfläche eingreifen. Je nach Zweck der Bodenbearbeitung und den Eigenschaften der jeweiligen Nutzfläche können die Arbeitswerkzeuge unterschiedlich ausgebildet sein, insbesondere zinken-, schar- oder sch eiben artig.

Die Arbeitswerkzeuge unterliegen bei der Bodenbearbeitung prozessbedingt einem gewissen Verschleiß, welcher von zahlreichen Einflussfaktoren, wie beispielsweise der Beschaffenheit des Bodens, etwaigen Störeinflüssen durch Steine o. Ä., der Bearbeitungstiefe sowie der Fahrgeschwindigkeit abhängt. Um verschlissene oder defekte Arbeitswerkzeuge bedarfsgerecht und auf montagefreundliche Art und Weise austauschen zu können, sind diese auswechselbar an jeweils einem Werkzeugträger angeordnet.

Unter besonders ungünstigen Umständen kann es bei der Bodenbearbeitung sogar zu einem Verlust einzelner Arbeitswerkzeuge kommen, etwa durch Abbrechen oder Abscheren infolge einer Kollision mit einem größeren Stein o. Ä.. Ein solcher Verlust eines Arbeitswerkzeugs führt in der Regel zu einer beeinträchtigten, zumeist lückenhaften Bodenbearbeitung.

Insbesondere bei großen unübersichtlichen Bodenbearbeitungsgeräten und unter einer eventuellen Staubentwicklung bei der Bodenbearbeitung kann der Verlust eines Arbeitswerkzeugs für das Bedienpersonal mitunter nur schwer erkennbar sein. Bei autonom arbeitenden Bodenbearbeitungsgeräten ist in der Regel gar kein Bedienpersonal vor Ort, welches den Verlust eines Arbeitswerkzeugs erkennen könnte.

Um den Verlust eines Arbeitswerkzeugs bedienerunabhängig zuverlässig und schnell erkennen zu können, ist es im Stand der Technik bekannt, solche Bodenbearbeitungsgeräte mit einem oder mehreren Werkzeugsensoren zur Überwachung der Arbeitswerkzeuge auszustatten. Als Werkzeugsensoren kommen in der US 2020/0305336 A1 beispielsweise optische Sensoren zum Einsatz. Aus der EP 3 583 830 B1 ist ein Werkzeugsensor bekannt, welcher eine im Inneren des Arbeitswerkzeugs angeordnete Leiterschleife aufweist, die bei Verlust des Arbeitswerkzeugs abreißt und ebenfalls verloren geht, was signaltechnisch ausgewertet werden kann.

In der landwirtschaftlichen Praxis kann es bei solchen Bodenbearbeitungsgeräten mit Werkzeugsensoren unter ungünstigen Bearbeitungsbedingungen zu Fehlfunktionen und/oder Ausfällen der Werkzeugsensoren kommen. Da bei optischen Sensoren in der Regel eine ungestörte Sichtverbindung den Arbeitswerkzeugen erforderlich ist, können Sichtbehinderungen, wie etwa Ablagerungen von Schmutz und Verunreinigungen auf den Werkzeugsensoren, zu Detektionsfehlern führen. Durch das Eingreifen der Arbeitswerkzeuge in die landwirtschaftliche Nutzfläche sind die Arbeitswerkzeuge während der Bodenbearbeitung überwiegend durch bewegten Boden verdeckt, sodass mittels optischer Sensoren eine sichere Erkennung nur bei ausgehobenem Bodenbearbeitungsgerät möglich ist. Dadurch werden defekte und/oder verlorene Arbeitswerkzeuge zu spät erkannt. Der Einsatz von Werkzeugsensoren mit abreißenden Leiterschleifen hat sich als nachteilig erwiesen, da die entsprechenden Sensoren nur einmal eingesetzt werden können und nach Verlust des Arbeitswerkzeugs ebenfalls ausgetauscht werden müssen.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die A u f g a b e , ein Bodenbearbeitungsgerät anzugeben, welches eine Verlusterkennung eines Arbeitswerkzeugs auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen zuverlässig ermöglicht und dessen Werkzeugsensor unabhängig von dem jeweils montierten Arbeitswerkzeug einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Bodenbearbeitungsgerät der vorstehend genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 g e l ö s t . Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.

Der Werkzeugsensor ist in Bearbeitungsrichtung hinter dem Arbeitswerkzeug an dem Werkzeugträger angeordnet. Eine solche Ausgestaltung erlaubt auch unter widrigen Umgebungsbedingungen eine zuverlässige und schnelle Erkennung eines Verlusts eines Arbeitswerkzeugs. Zudem lässt sich ein derart angeordneter Werkzeugsensor auf vorteilhafte Art und Weise unabhängig von dem jeweils montierten Arbeitswerkzeug einsetzen. Bei einem Austausch des Arbeitswerkzeugs, etwa aus Verschleißgründen, oder bei der Montage eines neuen Arbeitswerkzeugs, ist daher im Regelfall kein Austausch des Werkzeugsensors erforderlich. Zusätzlich ist der Werkzeugsensor bei einer solchen Anordnung vor Beschädigungen geschützt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Werkzeugsensor als berührungsloser Überwachungssensor ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung hat sich als besonders robust und fehlerunanfällig erwiesen. Insbesondere können erschütterungs- oder vibrationsbedingte Detektionsfehler durch den Einsatz berührungsloser Sensoren einfach vermindert werden. Zudem kann sich der Einbau von berührungslos arbeitenden Überwachungssensoren als besonders montagefreundlich erweisen. Alternativ zu berührungslos arbeitenden Überwachungssensoren können jedoch auch berührende, taktile Überwachungssensoren als Werkzeugsensoren eingesetzt werden.

Als messtechnisch vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung herausgestellt, bei welcher der Werkzeugsensor als Näherungssensor, insbesondere als induktiver Sensor, ausgebildet ist. Durch eine solche Ausgestaltung lässt sich eine besonders zuverlässige, detektionsfehlerunanfällige Überwachung des jeweiligen Arbeitswerkzeugs erreichen.

Es ist bevorzugt, wenn der Werkzeugsensor zur Erkennung eines Verlusts und/oder einer Beschädigung des Arbeitswerkzeugs und/oder eines Defekts des Werkzeugsensors ausgebildet ist. Insbesondere kann der Werkzeugsensor zur Erkennung eines Teilverlusts des Arbeitswerkzeugs, beispielsweise infolge eines Abbrechens eines Teils des Arbeitswerkzeugs, ausgebildet sein. Ferner kann der Werkzeugsensor auch derart angeordnet und ausgebildet sein, dass sich hierüber auch ein Lösen, Lockern, Verschieben oder eine sonstige Fehlpositionierung des Arbeitswerkzeugs erkennen lassen.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Werkzeugsensor unterhalb einer Befestigungsstelle angeordnet ist, an welcher das Arbeitswerkzeug an dem Werkzeugträger befestigt ist. Eine solche Anordnung des Werkzeugsensors erlaubt eine besonders zuverlässige Detektion eines Verlusts des Arbeitswerkzeugs. Ferner hat sich eine solche Positionierung des Werkzeugsensors auch im Hinblick auf die Erkennung eines Bruchs des Arbeitswerkzeugs als vorteilhaft erwiesen. Insbesondere dann, wenn der Werkzeugsensor unterhalb der untersten, der Nutzfläche am nächsten angeordneten Befestigungsstelle angeordnet ist, kann mit hoher Zuverlässigkeit auch ein Bruch oder eine Teilbeschädigung des Arbeitswerkzeugs mit dem Werkzeugsensor erkannt werden. Eine besonders zuverlässige Erkennung eines Werkzeugverlusts und/oder eines Werkzeugbruchs kann sichergestellt werden, wenn der Werkzeugsensor unterhalb der wahrscheinlichsten Bruchstelle, beispielsweise einer mechanischen Schwachstelle oder einer Stelle höchster Lastaufnahme, angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Werkzeugsensor zur Überwachung des Arbeitswerkzeugs auf eine Rückseite des Arbeitswerkzeugs ausgerichtet ist. Eine derartige Ausrichtung des Werkzeugsensors ermöglicht eine besonders zuverlässige Überwachung des Arbeitswerkzeugs. Im Unterschied zu der Vorderseite des Arbeitswerkzeugs ist dessen Rückseite bei der Bodenbearbeitung vergleichsweise geringen mechanischen Belastungen sowie Einflüssen durch Verschmutzungen etc. ausgesetzt, weshalb sich die Rückseite zur Überwachung des Arbeitswerkzeugs in besonderer Weise anbietet. Ferner unterliegt die Rückseite des Arbeitswerkzeugs nur einem vergleichsweise geringen Verschleiß und damit nur geringen Veränderungen der Abmessungen, was die Überwachung vereinfacht. Zudem weist die Rückseite des Arbeitswerkzeugs in der Regel eine größere Oberfläche auf, als beispielsweise eine Seitenfläche, weshalb sich die Ausrichtung des Werkzeugsensors auf die Rückseite in der Regel einfacher gestaltet als auf eine Fläche mit kleinerer Oberfläche. Alternativ kann der Werkzeugsensor jedoch auch auf eine andere Seite des Arbeitswerkzeugs ausgerichtet sein, beispielsweise eine Vorderseite, Unterseite oder Oberseite oder auch auf eine seitliche Kante des Arbeitswerkzeugs.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Werkzeugsensor mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der erfassten Sensordaten verbunden ist. Hierdurch kann eine zuverlässige und schnelle Auswertung der Werkzeugüberwachung ermöglicht werden. Der Werkzeugsensor kann kabelgebunden oder kabellos mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Ferner kann die Auswerteeinheit Teil einer vorhandenen Bordelektronik des Bodenbearbeitungsgeräts oder der Zugmaschine sein.

Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein Anhand der Sensorsignale, der Unterbrechung und/oder Änderung von Sensorsignalen einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung und/oder einen Verlust und/oder einen Teilverlust des Arbeitswerkzeugs und/oder einen Defekt des Werkzeugsensors zu erkennen.

In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit zur Erzeugung eines an eine Steuereinheit des Bodenbearbeitungsgeräts und/oder einer mit dem Bodenbearbeitungsgerät verbundenen Zugmaschine übermittelbaren Steuersignals ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung hat sich als steuerungstechnisch vorteilhaft erwiesen und erlaubt eine Anpassung der Bodenbearbeitung in Abhängigkeit des Überwachungssignals. Insbesondere können die Auswerte- und die Steuereinheit als bauliche Einheit ausgebildet sein, was die Nachrüstung an bestehenden Bodenbearbeitungsgeräten erleichtern kann. Alternativ können die Auswerte- und die Steuereinheit auch getrennt ausgebildet sein. Die Auswerte- und/oder die Steuereinheit können Teil einer autonomen oder automatischen Steuerung des Bodenbearbeitungsgeräts und/oder der Zugmaschine sein. Es hat sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft erweisen, wenn das Überwachungssignal als Warnsignal und/oder Stoppsignal und/oder Anhebesignal ausgebildet ist. Über die verschiedenen Überwachungssignale können geeignete Maßnahmen eingeleitet werden, mit welchen auf den Verlust oder die Beschädigung eines Arbeitswerkzeugs reagiert werden kann. Hierdurch können negative Folgen, wie insbesondere eine ungleichmäßige oder lückenhafte Bodenbearbeitung rechtzeitig vermieden werden. Ferner kann das Bodenbearbeitungsgerät bereits in eine Position angehoben werden, in welcher eine sichere und schnelle Montage eines neuen Arbeitswerkzeugs möglich ist.

Zudem kann es von Vorteil sein, wenn das Überwachungssignal einen Hinweis oder eine Handlungsanweisung an das Bedienpersonal umfasst. Hierdurch kann eine zielgerichtete Aktion des Bedienpersonals ermöglicht werden, welche eine schnelle Behebung eines Verlusts oder einer Beschädigung eines Arbeitswerkzeuges erlauben. Bei einem autonomen Bodenbearbeitungsgerät und/oder bei einer autonomen Zugmaschine kann der Hinweis und/oder die Handlungsanweisung auch an ein Verwaltungssystem des entsprechenden autonomen Geräts übermittelt werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Werkzeugsensor in einer Sensoraufnahme an dem Werkzeugträger angeordnet ist. Eine Sensoraufnahme erlaubt eine einfache Adaptierung des Werkzeugsensors. Die Sensoraufnahme kann insbesondere auf die Abmessungen des Werkzeugsensors einschließlich dessen Verkabelung angepasst sein. Außerdem kann die Werkzeugaufnahme derart ausgestaltet sein, dass der Werkzeugsensor in exakter Ausrichtung an dem Werkzeugträger befestigt ist. Darüber hinaus kann die Sensoraufnahme den Werkzeugsensor und dessen Verkabelung beispielsweise vor Verschmutzungen oder Beschädigungen durch aufgewirbelte Steine o. Ä. schützen. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Werkzeugsensor verliersicher in der Sensoraufnahme aufgenommen ist. Eine verliersichere Aufnahme des Werkzeugsensors in der Werkzeugaufnahme ermöglicht eine zuverlässige Werkzeugüberwachung und kann eine hohe Einsatzbereitschaft des Werkzeugsensors sicherstellen.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Werkzeugträger mit einem Werkzeugrahmen verbunden ist. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher der Werkzeugträger einseitig an dem Werkzeugrahmen angelenkt ist. Insbesondere kann ein gemeinsamer Werkzeugrahmen vorgesehen sein, mit welchem sämtliche Werkzeugträger des Bodenbearbeitungsgeräts verbunden sind.

In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Werkzeugträger über ein vorgespanntes Rückstellelement mit dem Werkzeugrahmen verbunden ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann eine Begrenzung der maximal auf das Arbeitswerkzeug und/oder den Werkzeugträger wirkenden Kraft während der Bodenbearbeitung über das Rückstellelement erfolgen. Es ergibt sich ein robuster Aufbau mit einer reduzierten Gefahr des Werkzeugverlusts. Das Rückstellelement kann insbesondere als Feder oder als hydraulisches Rückstellelement ausgebildet sein.

Darüber hinaus ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn der Werkzeugträger eine Überlastsicherung aufweist. Durch eine Überlastsicherung kann ein Bruch oder ein Defekt des Werkzeugträgers, beispielsweise infolge einer Kollision mit einem Stein, vermieden werden. Die Überlastsicherung kann beispielsweise das Rückstellelement umfassen oder als Scher- oder Brechbolzen ausgebildet sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensoraufnahme als Aufnahmebohrung in dem Werkzeugträger ausgebildet ist. Eine Aufnahmebohrung erlaubt eine besonders zuverlässige Aufnahme des Werkzeugsensors. Zudem ist eine Aufnahmebohrung fertigungstechnisch auf einfache Art und Weise herstellbar.

Es ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn sich die Aufnahmebohrung im Wesentlichen orthogonal zu der Rückseite des Arbeits erkzeugs erstreckt. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine exakte Ausrichtung des Werkzeugsensors auf die Rückseite des Arbeitswerkzeugs erreicht werden. In diesem Fall kann sich die Aufnahmebohrung insbesondere schräg zu der Bearbeitungsrichtung erstrecken.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahmebohrung nahe einer Befestigungsbohrung des Arbeitswerkzeugs angeordnet und/oder parallel zu einer Befestigungsbohrung des Arbeitswerkzeugs ausgerichtet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass das Arbeitswerkzeug mittels Befestigungsmitteln im Bereich der Aufnahmebohrung dicht am Werkzeugträger anliegt. So ist ein Spaltmaß zwischen Arbeitswerkzeug und Werkzeugträger im Bereich der Aufnahmebohrung reduziert und eine zuverlässige Erkennung durch den Werkzeugsensor gewährleistet.

Im Hinblick auf eine sichere Aufnahme des Werkzeugsensors hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Aufnahmebohrung als Stufenbohrung ausgeführt ist und einen Anschlag für den Werkzeugsensor aufweist. Eine solche Ausgestaltung erlaubt auch eine bedienerfreundliche Montage des Werkzeugsensors. Ferner kann hierdurch eine wiederholgenaue Positionierung, etwa bei einem Austausch des Werkzeugsensors sichergestellt werden.

Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Werkzeugsensor über eine Klemmvorrichtung in der Aufnahmebohrung festgelegt ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine sichere Fixierung des Werkzeugsensors in der Aufnahmebohrung. Insbesondere kann über eine Klemmvorrichtung eine zuverlässige Festlegung des Werkzeugsensors unter Erschütterungen oder Vibrationen gewährleistet werden. Aus konstruktiver Sicht ist es bevorzugt, wenn der Werkzeugträger eine Kabelführung zur Aufnahme eines Sensorkabels aufweist. In einer solchen Kabelführung ist das Sensorkabel vor Beschädigungen geschützt. Bevorzugterweise ist die Kabelführung auf die Abmessungen des Sensorkabels angepasst.

Eine weitere konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Kabelführung als kanalartige Ausnehmung in dem Werkzeugträger ausgebildet ist. Eine kanalartige Ausnehmung kann den Schutz des Sensorkabels weiter erhöhen. Des Weiteren hat sich eine solche kanalartige Ausnehmung als fertigungstechnisch vorteilhaft erwiesen. Die kanalartige Ausnehmung kann insbesondere an der Rückseite des Werkzeugträgers ausgebildet sein.

Ferner ist in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn eine Abdeckung zur Abdeckung der Aufnahmebohrung und/oder der Kabelführung vorgesehen ist. Eine solche Abdeckung kann zum Schutz des Werkzeugsensors und/oder der Aufnahmebohrung und/oder der Kabelführung und/oder des Kabels gegenüber Umwelteinflüssen wie Staub, Verschmutzungen oder Regenwasser und/oder zum vor Beschädigungen beim Eingriff des Arbeitswerkzeugs in die Nutzfläche dienen. Die Abdeckung kann insbesondere als Abdecklasche ausgebildet sein und/oder insbesondere lösbar an dem Werkzeugträger befestigt sein. Aus konstruktiver Sicht kann es hierbei vorteilhaft sein, wenn die Abdecklasche über die gleichen Befestigungsmittel an dem Werkzeugträger befestigt ist, wie das Arbeitswerkzeug selbst.

Es wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Sensoraufnahme als ein an dem Werkzeugträger befestigtes Aufnahmegehäuse ausgebildet ist. Es ergeben sich Vorteile für den Schutz des Werkzeugsensors gegenüber Umwelteinflüssen und Verschmutzungen. Ferner kann das Aufnahmegehäuse einen Schutz vor mechanischen Einwirkungen, wie beispielsweise Steinschlag, bieten. Außerdem erweist sich ein Aufnahmegehäuse als besonders montagefreundlich.

Aus konstruktiver Sicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Aufnahmegehäuse an einem dem Werkzeugrahmen abgewandten Ende des Werkzeugträgers befestigt ist. Eine solche Ausgestaltung erlaubt eine Anordnung des Werkzeugsensors in der Nähe des Arbeitswerkzeugs. Bevorzugt ist das Aufnahmegehäuse somit an dem der Nutzfläche zugewandten Ende des Werkzeugträgers angeordnet. Alternativ kann das Aufnahmegehäuse auch an einer anderen Stelle des Werkzeugträgers befestigt sein, wenn sich dies als vorteilhaft erweisen sollte.

In einer vorteilhaften Anordnung erstreckt sich das Aufnahmegehäuse im Wesentlichen parallel zu der Bearbeitungsrichtung. Hierdurch kann insbesondere ermöglicht werden, dass sich der Werkzeugsensor parallel zur Bearbeitungsrichtung erstreckt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das Aufnahmegehäuse und/oder der Werkzeugsensor parallel zur Nutzfläche N ausgerichtet.

In diesem Zusammenhang ist es ferner von Vorteil, wenn das Aufnahmegehäuse von einem an dem Werkzeugträger angeordneten Deckel aufgenommen ist. Es ergibt sich eine Konstruktion, welche den Werkzeugsensor besonders effektiv und zuverlässig vor Umwelteinflüssen und möglichen Beschädigungen schützt. Insbesondere kann der Deckel an die Form des Werkzeugträgers angepasst sein. Als vorteilhaft hat sich eine Querschnittsform erwiesen, welche genügend Platz für die Aufnahme des Werkzeugsensors bietet, wie etwa eine C- oder U-förmige Querschnittsform.

Es hat sich in diesem Zusammenhang darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn der Deckel den Werkzeugträger zumindest teilweise gabelförmig umschließt. Hierdurch lässt sich der Schutz des Werkzeugsensors weiter verbessern. Insbesondere erlaubt eine solche Ausgestaltung einen allseitigen Schutz des Werkzeugsensors gegenüber Beschädigungen oder nachteiligen Umwelteinflüssen wie Regenwasser o. Ä.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine Kabelführung zur Aufnahme des Sensorkabels an dem Aufnahmegehäuse vorgesehen ist. Eine solche Kabelführung erlaubt eine sichere und zuverlässige Führung und Aufnahme des Sensorkabels auch unter widrigen Umwelteinflüssen, wie Erschütterungen oder Vibrationen. Alternativ kann die Kabelführung auch an dem Deckel vorgesehen sein, etwa als in dem Deckel ausgeformte Kabelführung. Ferner können Befestigungselemente zur Befestigung des Sensorkabels an dem Sensorgehäuse und/oder an dem Deckel vorgesehen sein.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Werkzeugsensor während der Bodenbearbeitung unterhalb der Oberfläche der Nutzfläche angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung lässt sich eine besonders effektive Werkzeugüberwachung sicherstellen, da der Werkzeugsensor in unmittelbarer Nähe zu dem im Eingriff mit der Nutzfläche befindlichen Arbeitswerkzeug positioniert ist.

Im Hinblick auf eine möglichst umfassende Überwachung der Arbeitswerkzeuge des Bodenbearbeitungsgeräts wird vorgeschlagen, dass jedem Arbeitswerkzeug ein Werkzeugsensor zur Überwachung zugeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann jeder Verlust und/oder jede Beschädigung eines der Arbeitswerkzeuge zuverlässig detektiert werden.

In vorteilhafter Weise ist in der Auswerteeinheit die Anbauposition jedes Werkzeugsensors und/oder jedes Arbeitswerkzeugs am Werkzeugrahmen hinterlegt. Auf diese Weise ist es möglich, den Ort jedes Verlusts und/oder jeder Beschädigung eines der Arbeitswerkzeuge zuverlässig zu detektieren. Insbesondere bei einem Bodenbearbeitungsgerät mit einer hohen Anzahl an Arbeitswerkzeugen kann es vorteilhaft sein, mehrere Werkzeugsensoren gruppenweise zu verschalten. Es ergibt sich ein schaltungstechnisch effizienter Aufbau mit einer vorteilhaft reduzierten Zahl an belegten Eingängen der Auswerteeinheit.

Zudem ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn neben dem Über- wachungssignal, d. h. dem Signal, welches das Vorhandensein oder das Fehlen bzw. den Defekt eines Arbeitswerkzeugs anzeigt, ein Positionssignal erzeugbar ist. Ein solches Positionssignal ermöglicht eine einfache und zeitsparende Lokalisierung des fehlenden oder defekten Arbeitswerkzeugs. Insbesondere bei nur schwer sichtbaren Beschädigungen oder bei einer großen Anzahl an Arbeitswerkzeugen kann ein solches Positionssignal den Austausch des entsprechenden Arbeitswerkzeugs vereinfachen und beschleunigen. Im Falle eines Sensorfehlers, d. h. im Falle eines fälschlicherweise de- tektierten Fehlens oder einer nicht vorliegenden Beschädigung kann der entsprechende Werkzeugsensor überprüft und/oder überbrückt werden. Alternativ kann das entsprechende, fehlerhafte Sensorsignal für einen gewissen Zeitraum ignoriert, beispielsweise stummgeschaltet werden. Ferner ist denkbar, bei einem Sensorfehler das gesamte System der Werkzeugüberwachung vorübergehend zu deaktivieren.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Arbeitswerkzeuge hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn diese als Grubberzinken, Zinkensäschare oder Pflugschare ausgebildet sind. Je nach Umgebungsbedingungen und Zweck der Bodenbearbeitung können sich unterschiedliche Arbeitswerkzeuge, insbesondere auf den Zweck der Bodenbearbeitung angepasste Arbeitswerkzeuge, als sinnvoll erweisen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines mit einer Zugmaschine verbun- denen Bodenbearbeitungsgeräts;

Fig. 2 und 3 zwei perspektivische Draufsichten auf das Bodenbearbei- tungsgerät gemäß Fig. 1 ;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Bodenbearbeitungsgerät gemäß

Fig. 1 ; Fig. 5a und b zwei Seitenansichten eines an einem Werkzeugträger befestigten Arbeitswerkzeugs;

Fig. 6a und b zwei perspektivische Rückansichten der Arbeitswerkzeuge gemäß den Darstellungen in Fig. 5a und b;

Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht des an einem Werkzeugträger befestigten Arbeitswerkzeugs gemäß den Darstellungen in Fig. 5a und b; Fig. 8 eine vergrößerte Detailansicht eines Ausschnitts aus

Fig. 9 eine weitere perspektivische Rückansicht eines an einem

Werkzeugträger befestigten Arbeitswerkzeugs gemäß der Darstellung in Fig. 5b;

Fig. 10a und b zwei Rückansichten des Werkzeugträgers gemäß der Darstellung in Fig. 9; Fig. 11 a und b zwei Seitenansichten eines weiteren an einem Werkzeugträger befestigten Arbeitswerkzeugs; Fig. 12a und b zwei perspektivische Rückansichten der Arbeitswerkzeuge gemäß den Darstellungen in Fig. 11a und b;

Fig. 13a bis d vier weitere, teilweise geschnittene, ausschnittsweise Seitenansichten des Arbeitswerkzeugs gemäß der Darstellung in Fig. 11 b;

Fig. 14a bis c drei weitere Ansichten des Werkzeugträgers gemäß der Darstellung in Fig. 11 a und b, und

Fig. 15 eine Rückansicht des Werkzeugträgers gemäß der Darstellung in Fig. 11 a und b.

Die Darstellungen in den Fig. 1 bis Fig. 15 zeigen ein Bodenbearbeitungsgerät 1 , welches mit Werkzeugsensoren 19 ausgestattet ist. Aufgrund der sensortechnischen Ausstattung eignet sich das Bodenbearbeitungsgerät für den Einsatz in der automatisierten oder sogar autonomen Landtechnik. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 ist mit Werkzeugsensoren 19 ausgestattet, über welche sich die Arbeitswerkzeuge 3 des Bodenbearbeitungsgeräts 1 überwachen lassen. Das Bodenbearbeitungsgerät kann zusätzlich nicht dargestellte Verstopfungssensoren zur Detektion von Materialanhäufungen aufweisen, welche die Bodenbearbeitung nachteilig beeinflussen können. Im Folgenden wird auf die Ausgestaltung und Anordnung der Werkzeugsensoren 19 eingegangen, bevor in späteren Absätzen die Funktion und Ausgestaltung der Verstopfungssensoren 5 erläutert werden.

Die Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Bodenbearbeitungsgeräts 1 , welches über eine Arbeitshydraulik mit einer Zugmaschine 8 verbunden ist. Alternativ kann das Bodenbearbeitungsgerät 1 auch an die Zugmaschine 8 angehängt oder angekuppelt sein. Die Zugmaschine 8 ist dazu ausgebildet, das Bodenbearbeitungsgerät 1 in Bearbeitungsrichtung R über eine landwirtschaftliche Nutzfläche N zu bewegen. Hierdurch lässt sich die Nutzfläche N bearbeiten. Unter der Bezeichnung landwirtschaftliche Nutzfläche N werden Äcker, Felder oder auch Weiden zum Anbau von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen zusammengefasst.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Zugmaschine 8 handelt es sich um eine fahrerlose, autonome Zugmaschine 8; es kann sich hierbei jedoch ebenso um einen von einem Fahrer bedienten Traktor, Schlepper oder eine sonstige Zugmaschine 8 handeln. Alternativ kann das Bodenbearbeitungsgerät 1 auch selbstfahrend, beispielsweise autonom selbstfahrend, ausgeführt sein.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bodenbearbeitungsgerät 1 handelt es sich um einen Grubber zur nicht-wendenden Bearbeitung des Bodens einer Nutzfläche N. Alternativ kann es sich bei dem Bodenbearbeitungsgerät 1 ebenso um ein anderes, insbesondere landwirtschaftliches Gerät zur wendenden oder nicht-wendenden Bodenbearbeitung und/oder eine Sämaschine handeln.

Das Bodenbearbeitungsgerät 1 weist einen Werkzeugrahmen 2 auf, an welchem mehrere Arbeitswerkzeuge 3 angeordnet sind. Die Arbeitswerkzeuge 3 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Grubberzinken bzw. Grubberschare ausgebildet, können jedoch je nach Ausführung des Bodenbearbeitungsgerät 1 auch als anderweitige Bodenbearbeitungswerkzeuge ausgebildet sein. Alternativ können die Arbeitswerkzeuge 3 als Zinkensäschare und/oder als scheibenartige Werkzeuge, wie Scheibenschare insbesondere einer Scheibenegge oder Doppelscheibenschare einer Sämaschine ausgeführt sein. Die als Grubberzinken ausgebildeten Arbeitswerkzeuge 3 greifen zur Bodenbearbeitung in einer gewissen Tiefe in die Nutzfläche N ein, wodurch eine Bodenbewegung entsteht und der entsprechende Teil der Nutzfläche N aufgebrochen, gewendet, gemischt oder gelockert werden kann. Neben den Arbeitswerkzeugen 3 können optional auch weitere Vorrichtungen, Werkzeuge oder Aggregate zur Bodenbearbeitung vorgesehen sein, wie beispielsweise Schare, Scheiben, Walzen oder Zustreicher. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind in Bearbeitungsrichtung R hinter den scharartigen Arbeitswerkzeugen 3 mehrere Scheiben und eine Walze zur Einebnung und/oder Rückverfestigung der Nutzfläche N angeordnet. Ferner können seitlich neben den Arbeitswerkzeugen 3 jeweils zwei kleinere, flügelartige Nebenwerkzeuge 3.1 vorgesehen sein, vgl. Fig. 5a und Fig. 6a.

Wenn das Bodenbearbeitungsgerät 1 entlang der Bearbeitungsrichtung R über die Nutzfläche N bewegt wird, unterliegen die Arbeitswerkzeuge 3 aufgrund ihres Eingriffs in den Boden der Nutzfläche N erhöhten mechanischen Belastungen. Insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten und/oder bei harten, insbesondere sandigen und/oder steinigen Böden besteht daher ein nicht unerheblicher Verschleiß der Arbeitswerkzeuge 3. Ein solcher Verschleiß kann die Qualität der Bodenbearbeitung beeinträchtigen. Aus diesem Grund sind die Arbeitswerkzeuge 3 auswechselbar an dem Bodenbearbeitungsgerät 1 angeordnet, was im Folgenden erläutert wird.

Im Folgenden wird anhand der Darstellungen in Fig. 1 , Fig.2, Fig. 3 sowie Fig. 5a und Fig. 5b erläutert, auf welche Weise die Arbeitswerkzeuge 3 an dem Bodenbearbeitungsgerät 1 befestigt sind. Wie dies anhand der Darstellung in Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 erkannt werden kann, sind die Arbeitswerkzeuge 3 nach Art von Grubberzinken aufgebaut. Sie weisen einen im Wesentlichen in Bearbeitungsrichtung R C-förmig gebogenen, meißel- oder scharartigen Werkzeugkörper auf, vgl. Fig. 5a und Fig. 5b. Über die Form des Arbeitswerkzeugs 3, insbesondere in dessen oberen Bereich, kann eine gezielte Führung des bewegten Bodens, insbesondere zu einer Seite erreicht werden. Das Arbeitswerkzeug 3 gemäß der Darstellung in Fig. 5a und Fig. 5b ist an dessen oberen Ende derart gebogen, dass Material wie bewegter Boden in Bearbeitungsrichtung R nach links geleitet werden kann. Die Arbeitswerkzeuge 3 sind an mehreren Befestigungsstellen 20 über als Befestigungsbolzen ausgebildete Befestigungsmittel 10.2 an einem Werkzeugträger 18 befestigt, vgl. Fig. 5a und Fig. 5b. Gemäß der Darstellung in Fig. 5b sind insgesamt drei Befestigungsstellen 20 vorgesehen, welche jeweils eine sich durch das Arbeitswerkzeug 3 und den Werkzeugträger 18 erstreckende Befestigungsbohrung 10.1 aufweisen. Durch Lösen der Befestigungsmittel 10.2 lässt sich das Arbeitswerkzeug 3 auf bedienerfreundliche und zeitsparende Art und Weise austauschen. Wie dies den Schnittdarstellungen in Fig. 7 und Fig. 8 entnommen werden kann, schließen die Befestigungsmittel 10.2 bündig mit der Oberfläche des Arbeitswerkzeugs 3 ab.

Neben dem Verschleiß und der Abnutzung bei der Bodenbearbeitung können einzelne Arbeitswerkzeuge 3 im Extremfall teilweise oder vollständig abreißen und verloren gehen. So können die Arbeitswerkzeuge 3 beispielsweise infolge einer Kollision mit einem Stein oder einem Betonteil oder aufgrund fortgeschrittener Materialermüdung abscheren oder abbrechen. Bei einer Beschädigung, einem Teilverlust oder einem Komplettverlust eines oder mehrerer der Arbeitswerkzeuge 3 leidet die Qualität der Bodenbearbeitung. Denn die verschiedenen Arbeitswerkzeuge 3 eines Bodenbearbeitungsgeräts 1 sind im Regelfall derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass jedes Arbeitswerkzeug 3 zur Vermeidung von Mehrfachbearbeitungen jeweils in unbearbeitete Nutzfläche N eingreift, vgl. auch Fig. 3 und Fig. 4. So wird eine über die Arbeitsbreite vollständige und gleichmäßige Bodenbearbeitung erreicht. Wenn ein Arbeitswerkzeug 3 durch Verlust oder Beschädigung ausfällt, wird der entsprechende Bereich der Nutzfläche nicht oder nur unvollständig bearbeitet. Es resultiert eine verminderte Qualität der Bodenbearbeitung. Zudem entsteht Verschleiß an unerwünschten Stellen.

Zur rechtzeitigen Erkennung einer Beschädigung und/oder eines Verlusts eines Arbeitswerkzeugs 3 weist das Bodenbearbeitungsgerät 1 mehrere Werk- zeugsensoren 19 auf, vgl. beispielsweise Fig. 7 oder Fig. 13c. Der Werkzeugsensor 19 ist in Bearbeitungsrichtung R hinter dem Arbeitswerkzeug 3 angeordnet.

Der Werkzeugsensor 19 ist als berührungslos arbeitender Überwachungssensor, insbesondere als Näherungssensor, ausgebildet. Der Werkzeugsensor 19 ist derart in dem Werkzeugträger 18 positioniert, dass eine Sensorfläche des Werkzeugsensors 19 auf eine Rückseite V des Arbeitswerkzeugs 3 ausgerichtet ist. Die Ausrichtung des Werkzeugsensors 19 kann dabei senkrecht (vgl. Fig. 8) oder winklig (Fig. 13d) zu der Rückseite V sein. Auf diese Weise kann zuverlässig detektiert werden, ob das Arbeitswerkzeug 3 vorhanden ist, oder ein Werkzeugverlust vorliegt. Ferner kann über einen als Näherungssensor ausgebildeten Werkzeugsensor 19 auch eine nur geringfügige Positionsänderung und/oder ein geringfügiges Entfernen des Arbeitswerkzeugs 3 von dem Werkzeugsensor 19, beispielsweise durch ein Lösen der Befestigung, detektiert werden.

Wie dies beispielsweise den Darstellungen in Fig. 8 sowie Fig. 13d entnommen werden kann, ist der Werkzeugsensor 19 unterhalb der untersten Befestigungsstelle 20 angeordnet, an welcher das Arbeitswerkzeug 3 an dem Werkzeugträger 18 befestigt ist. Aufgrund der Befestigungsbohrungen stellen die Befestigungsstellen 20 mechanische Schwachstellen der Arbeitswerkzeuge 3 dar. Sollte bei der Bodenbearbeitung die auf das Arbeitswerkzeug 3 wirkende Last dessen Belastbarkeit übersteigen, ist mit einem Versagen des Arbeitswerkzeugs im Bereich der Befestigungsstellen 20 zu rechnen. Aus diesem Grund ist es im Hinblick auf eine möglichst zuverlässige Erkennung jeglicher Beschädigungen des Arbeitswerkzeugs 3 von Vorteil, den Werkzeugsensor 19 unterhalb der untersten Befestigungsstelle 20 anzuordnen, da an dieser Stelle ein Abbrechen des Arbeitswerkzeugs 3 bei einem Versagen im Bereich einer der Befestigungsstellen 20 zuverlässig erkannt werden kann, unabhängig davon, ob das Versagen im Bereich der oberen, mittleren oder unteren Befestigungsstelle 20 auftritt. Der Werkzeugsensor 19 kann alternativ auch an anderen Stellen angeordnet sein und/oder auf andere Bereiche des Arbeitswerkzeugs 3 ausgerichtet sein. Allerdings besteht bei einer Anordnung oberhalb der unteren Befestigungsstelle 20 das Risiko, dass eine Beschädigung des Arbeitswerkzeugs 3 nicht erkannt wird, wenn diese unterhalb oder im Bereich der unteren Befestigungsstelle 20 auftritt. In diesem Fall können Reste des Arbeitswerkzeugs 3 noch an dem Werkzeugträger 18 anliegen und dem Werkzeugsensor 19 ggf. den falschen Eindruck vermitteln, dass das Arbeitswerkzeug 3 intakt ist.

Zudem ist es von Vorteil, wenn der Werkzeugsensor 19 möglichst nah an dem in die Nutzfläche N eingreifenden Ende des Arbeitswerkzeugs 3 angeordnet ist (vgl. auch Fig. 1 ). Denn in diesem Bereich ist aufgrund des Kontakts des Arbeitswerkzeugs 3 mit der Nutzfläche die Wahrscheinlichkeit für Beschädigungen oder Versagen des Arbeitswerkzeugs 3 am höchsten. Darüber hinaus können bei einer Anordnung im Bereich der unteren Spitze des Arbeitswerkzeugs 3 auch kleinere Ausbrüche oder Abplatzungen über den Werkzeugsensor 19 detektiert werden. Für die Detektion eines Komplettverlustes des Arbeitswerkzeugs 3 ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn der Werkzeugsensor 19 in einem unteren, mittleren oder oberen Bereich des Arbeitswerkzeugs 3 angeordnet ist.

Bevor auf verschiedene Arten der Befestigung und Fixierung des Werkzeugsensors 19 an dem Werkzeugträger 18 eingegangen wird, soll nachfolgend kurz erläutert werden, wie die von dem Werkzeugsensor 19 erfassten Sensordaten weiterverarbeitet werden.

Der Werkzeugsensor 19 ist mit einer Auswerteeinheit 7 zur Auswertung der erfassten Sensordaten verbunden, vgl. Fig. 1. Die Verbindung kann dabei kabellos, bspw. über eine Funkverbindung, oder kabelgebunden über ein Sensorkabel erfolgen. Über die Auswerteeinheit 7 erfolgt eine Auswertung des Signals des Werkzeugsensors 19. Dabei kann entweder ein Überwa- chungssignal erzeugt werden, welches das Vorhandensein eines intakten Arbeitswerkzeugs 3 repräsentiert. Im Falle eines Defekts oder zumindest teilweisen Verlusts des Arbeitswerkzeugs 3 und/oder eines Defekts eines Werkzeugsensors 19 erfolgt eine Unterbrechung und/oder Änderung des Überwa- chungssignals, welche von der Auswerteeinheit 7 ausgewertet wird.

Eine messtechnisch gewissermaßen inverse Anordnung ist jedoch ebenso denkbar. In diesem Fall würde erst ein Überwachungssignal von dem Werkzeugsensor 19 erzeugt und an die Auswerteeinheit 7 übermittelt, wenn dieser einen Verlust bzw. einen Teilverlust des Arbeitswerkzeugs 3 detektiert.

Die Auswerteeinheit 7 ist eingerichtet, Anhand der Sensorsignale, der Unterbrechung und/oder Änderung von Sensorsignalen einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung und/oder einen Verlust und/oder einen Teilverlust des Arbeitswerkzeugs 3 und/oder einen Defekt des Werkzeugsensors 19 zu erkennen.

Neben einer Auswerteeinheit 7 ist ferner eine damit gekoppelte Steuereinheit 6 vorgesehen, vgl. Fig. 1. Die Auswerteeinheit 7 und die Steuereinheit 6 können separat oder als bauliche Einheit ausgestaltet sein. Sie können an dem Bodenbearbeitungsgerät 1 oder auch an der Zugmaschine 8 angeordnet sein und insbesondere auch mit der Bordelektronik des Bodenbearbeitungsgeräts 1 und/oder der Zugmaschine 8 gekoppelt sein. Ferner kann auch eine bereits vorhandene Steuereinheit 6 der Zugmaschine 8 genutzt werden, wenn sich dies als sinnvoll erweisen sollte.

Das von der Auswerteeinheit 7 auf Grundlage der Sensordaten des Werkzeugsensors 19 übermittelte Überwachungssignal kann beispielsweise als Warnsignal ausgebildet sein. Mit diesem Warnsignal kann beispielsweise das Bedienpersonal der Zugmaschine 8 gewarnt werden. Ferner kann mit dem Warnsignal ein Hinweis verknüpft sein, dass der Werkzeugsensor 19 einen Verlust oder Teilverlust eines Arbeitswerkzeugs 3 detektiert hat. Zusätzlich oder alternativ kann eine konkrete Handlungsanweisung übermittelt werden, welche das Bedienpersonal zur Durchführung einer konkreten Handlung, beispielsweise zum Anhalten der Zugmaschine 8 und/oder zum Anheben des Bodenbearbeitungsgeräts 1 , auffordert.

Insbesondere in Fällen, in welchen keine von Bedienpersonal gesteuerte Zugmaschine 8, sondern eine automatisierte oder autonom arbeitende Zugmaschine 8 oder ein autonom selbstfahrendes Bodenbearbeitungsgerät 1 zum Einsatz kommt, kann das Überwachungssignal auch zum Eingriff in die jeweilige Steuerung ausgebildet sein. So kann das Überwachungssignal beispielsweise als Stoppsignal ausgebildet sein, so dass die Zugmaschine 8 und/oder das Bodenbearbeitungsgerät 1 gestoppt werden, wenn der Werkzeugsensor 19 einen Fehler detektiert. In diesem Fall kann Bedienpersonal informiert werden, beispielsweise in dem eine Warnmeldung oder Auswahl vorgeschlagener Aktionen ausgegeben wird. Diese Ausgabe kann die Abfrage einer Entscheidung über das Fortsetzen oder Abbrechen der Bodenbearbeitung beinhalten.

Alternativ oder zusätzlich kann das Überwachungssignal auch als Anhebesignal ausgebildet sein, so dass das Bodenbearbeitungsgerät 1 angehoben wird. Die Arbeitswerkzeuge 3 geraten beim Anheben außer Eingriff mit der Nutzfläche N. In der angehobenen Position kann eine Reparatur des defekten Arbeitswerkzeugs 3 oder ein Einbau eines neuen Arbeitswerkzeugs 3 erfolgen.

Wenn mehrere Arbeitswerkzeuge 3 jeweils mit einem Werkzeugsensor 19 überwacht werden, ist es von Vorteil, wenn mit dem Überwachungssignal auch eine Information verknüpft ist, an welchem Arbeitswerkzeug 3 ein Fehlerzustand detektiert wurde. Hierdurch kann das Bedienpersonal schnell das defekte Arbeitswerkzeug 3 identifizieren und zeitnah Schritte zur Reparatur bzw. zur Montage eines neuen Arbeitswerkzeugs 3 einleiten. Bevorzugt ist die entsprechende Information als Positionssignal ausgeführt.

Wenn bei größeren Bodenbearbeitungsgeräten 1 eine Vielzahl von Arbeitswerkzeugen 3, insbesondere alle Arbeitswerkzeuge 3, mit einem Werkzeugsensor 19 ausgestattet sind, kann es schaltungstechnisch von Vorteil sein, wenn die Werkzeugsensoren 19 gruppenweise verschaltet sind, um möglichst wenige Eingänge an der Auswerteeinheit 7 und/oder der Steuereinheit 6 zu belegen.

Im Folgenden wird der konstruktive Aufbau des Werkzeugsensors 19 und dessen Befestigung an dem Werkzeugträger 18 erläutert. Der Werkzeugsensor 19 ist zur Anpassung an die baulichen Gegebenheiten in einer Sensoraufnahme 18.1 , 18.2 an dem Werkzeugträger 18 angeordnet. Über unterschiedliche Sensoraufnahmen 18.1 , 18.2 können auch verschiedene Werkzeugsensoren 19, insbesondere Werkzeugsensoren 19 mit verschiedenen Abmessungen, in ein und derselben Sensoraufnahme 18.1 , 18.2 verwendet werden. Ferner dient die Sensoraufnahme 18.1 , 18.2 der verliersicheren Lagerung des Werkzeugsensors 19. Außerdem kann über die Sensoraufnahme 18.1 , 18.2 auch ein Schutz des Werkzeugsensors 19 gegenüber Umwelteinflüssen, wie Schmutz oder Feuchtigkeit, erreicht werden.

Bevor zwei Ausführungsbeispiele von Sensoraufnahmen 18.1 , 18.2 erläutert werden, wird nachfolgend der konstruktive Aufbau des Werkzeugträgers 18 anhand der Darstellungen in Fig. 3 sowie Fig. 5a und Fig. 5b erläutert. Die Darstellung in Fig. 3 lässt erkennen, dass der Werkzeugträger 18 einseitig an einem Werkzeugrahmen 2 des Bodenbearbeitungsgeräts 1 angelenkt ist. Konkret sind entsprechend der Anzahl an Arbeitswerkzeugen 3 jeweils mehrere Werkzeugträger 18 an einem Rahmenelement 2.1 der Werkzeugrahmens 2 angelenkt, vgl. Fig. 3. Der Werkzeugträger 18 ist über ein vorgespanntes Rückstellelement 17, beispielsweise eine zylindrische Feder, an dem Werkzeugrahmen 2 befestigt, vgl. auch Fig. 5a. Über die Feder 17 ist eine Überlastsicherung umgesetzt, welche dem Schutz des Werkzeugträgers 18 gegen Bruch oder Versagen infolge übermäßiger mechanischer Belastung dient. Sollte die infolge der Bodenbearbeitung auf den Werkzeugträger 18 wirkende Kraft die Federkraft der Feder 17 übersteigen, verschwenkt der Werkzeugträger 18 entgegen der Bearbeitungsrichtung R. Alternativ zu einer Feder kann das Rückstellelement 17 auch als Hydraulikzylinder ausgebildet sein. Über das Rückstellelement 17 wird der Werkzeugträger 18 nach dem Verschwenken in seine Ausgangsposition zurückgeführt. Ferner kann eine Überlastsicherung zusätzlich oder alternativ auch über einen Scherbolzen o. Ä. umgesetzt sein.

Der Werkzeugträger 18 ist als C-förmig gekrümmtes Balkenelement ausgeführt, dessen Gestalt an die Form des Arbeitswerkzeugs 3 angepasst ist, vgl. insbesondere Fig. 6a und Fig. 6b sowie Fig. 14a. Der Werkzeugträger 18 ist an seinem oberen Ende über Befestigungsmittel an einer, beispielsweise gabelförmigen, Aufnahme befestigt, welche ihrerseits mit der Feder 17 verbunden ist. Die gabelförmige Aufnahme ist aus zwei im Wesentlichen gleichartigen Blechbauteilen aufgebaut, zwischen welchen die Feder 17, der Werkzeugträger 18 sowie weitere Anschlusskomponenten klemmend befestigt sind, vgl. Fig. 6a und Fig. 6b. An seinem dem Werkzeugrahmen 2 abgewandten Ende weist der Werkzeugträger 18 mehrere Befestigungsstellen 20 zur Befestigung des Arbeitswerkzeugs 3 sowie der Nebenwerkzeuge 3.1 auf.

Nachfolgend wird anhand der Darstellungen in den Fig. 7 bis Fig. 10b ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensoraufnahme 18.1 erläutert, in welchem die entsprechende Sensoraufnahme 18.1 als Aufnahmebohrung in dem Werkzeugträger 18 ausgeführt ist. Anhand der Darstellung in Fig. 7 und Fig. 8 ist erkennbar, dass die die Aufnahmebohrung 18.1 unterhalb der unteren Befestigungsstelle 20 des Arbeitswerkzeugs 3 angeordnet ist. Die Aufnahmebohrung 18.1 ist im Wesentlichen parallel zu der Bohrung der unteren Befestigungsstelle 20 ausgerichtet. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Aufnahmebohrung 18.1 im Wesentlichen orthogonal zu der Rückseite V des Arbeitswerkzeugs 3 erstreckt. Zudem ist sichergestellt, dass das Arbeitswerkzeug 3 mittels Befestigungsmitteln 10.2 im Bereich der Aufnahmebohrung 18.1 dicht am Werkzeugträger 18 anliegt. So ist ein Spaltmaß zwischen Arbeitswerkzeug 3 und Werkzeugträger 18 im Bereich der Aufnahmebohrung 18.1 reduziert und eine zuverlässige Erkennung durch den Werkzeugsensor 19 gewährleistet.

In die Aufnahmebohrung 18.1 ist der Werkzeugsensor 19 eingesteckt, vgl. Fig. 7 und Fig. 8. Hierfür weist die Aufnahmebohrung 18.1 einen Durchmesser auf, welcher mit dem Durchmesser des zylindrischen Werkzeugsensors 19 korrespondiert, vgl. Fig. 8. Darüber hinaus ist die Aufnahmebohrung 18.1 als Stufenbohrung ausgeführt, so dass ein Anschlag 11 für den Werkzeugsensor 19 gegeben ist.

Zur sicheren Halterung unter Schwerkrafteinfluss und zur zuverlässigen Fixierung des Werkzeugsensors 19 in der Aufnahmebohrung 18.1 unter Vibrationen und/oder Erschütterungen ist eine Klemmvorrichtung 12 vorgesehen, vgl. Fig. 8. Diese Klemmvorrichtung 12 kann insbesondere lösbar ausgebildet sein, so dass der Werkzeugsensor 19 einfach und bedienerfreundlich aus der Aufnahmebohrung 18.1 entnommen werden kann, beispielsweise zu Wartungszwecken. Die Klemmvorrichtung 12 dient dem Schutz des Werkzeugsensors 19 vor einem direkten Kontakt mit dem Arbeitswerkzeug 3 oder bei dessen Verlust mit der Umgebung. Die Klemmvorrichtung 12 ist bevorzugt als nicht metallisches Bauteil ausgeführt.

Anhand der Darstellungen in Fig. 10a und Fig. 10b ist erkennbar, dass eine Kabelführung 13 zur Führung des Sensorkabels in dem Werkzeugträger 18 ausgebildet ist. Die Kabelführung 13 ist als kanalartige Ausnehmung an der Rückseite des Werkzeugträgers 18 ausgebildet und verläuft von der Aufnahmebohrung 18.1 zum oberen Ende des Werkzeugträgers 18. Die Kabelführung 13 verläuft außermittig, seitlich versetzt neben den Befestigungsbohrungen 10.1 und ist beispielsweise als Fräs- oder Umformkontur in dem Werkzeugträger 18 ausgeführt.

Zur Abdeckung der Aufnahmebohrung 18.1 sowie der Kabelführung 13 ist eine Abdeckung 14 vorgesehen, vgl. Fig. 9. Die Abdeckung 14 ist als Abdecklasche ausgeführt und über Befestigungsmittel an der Rückseite des Werkzeugträgers 18 befestigt. Zur Befestigung der Abdeckung 14 können zumindest teilweise dieselben Befestigungsbohrungen 10.1 genutzt werden, welche auch der Befestigung des Arbeitswerkzeugs 3 dienen. Die Form der Abdeckung 14 ist korrespondierend zu der Form des Werkzeugträgers 18 ausgeführt. Ferner weist die Abdeckung 14 an ihrem oberen Ende eine Abkantung auf, welche zum Schutz des austretenden Sensorkabels einen großen Biegeradius aufweist, vgl. Fig. 9. Ferner kann die Abdeckung 14 zum erleichterten Demontieren einen Greifbereich aufweisen.

Nachfolgend wird unter Verweis auf die Darstellungen in den Fig. 11a bis Fig. 15 ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert, bei welchem die Sensoraufnahme 18.2 als ein an dem Werkzeugträger 18 befestigtes Aufnahmegehäuse ausgebildet ist. Das Aufnahmegehäuse 18.2 ist an dem Werkzeugrahmen 2 abgewandten Ende E des Werkzeugträgers 18 befestigt, vgl. Fig. 13b bis Fig. 13d sowie Fig. 14c und Fig. 15. Dieses Ende E ist der Nutzfläche N zugewandt, vgl. Fig. 11a bis Fig. 11 b.

Anhand der Darstellungen in Fig. 13b bis Fig. 13d ist erkennbar, dass das Aufnahmegehäuse 18.2 kastenartig ausgebildet ist und sich im Wesentlichen parallel zu der Bearbeitungsrichtung R erstreckt. Insbesondere die Unterseite des Aufnahmegehäuses 18.2 ist im Wesentlichen parallel zu der Nutzfläche N ausgebildet. Innerhalb des Aufnahmegehäuses 18.2 ist der Werkzeugsensor 19 so positioniert, dass eine Sensorfläche auf eine Rückseite V des Arbeitswerkzeugs 3 ausgerichtet ist, vgl. Fig. 13d. Der Werkzeugsensor 19 ist entsprechend der Ausrichtung des Aufnahmegehäuses 18.2 ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Nutzfläche N ausgerichtet. Im eingebauten Zustand erstreckt sich der Werkzeugsensor 19 im Wesentlichen in Bearbeitungsrichtung R. Somit ist der Werkzeugsensor 19 nicht orthogonal, sondern schräg zu der Rückseite V des Arbeitswerkzeugs 3 ausgerichtet. In diesem Fall ist ein Werkzeugsensor 19 bevorzugt, der eine radiale Erkennung ermöglicht. Eine andere Ausrichtung des Werkzeugsensors 19 ist jedoch auch umsetzbar, sollte sich dies im jeweiligen Anwendungsfall als vorteilhaft erweisen.

Der Werkzeugsensor 19 ist in dem Aufnahmegehäuse 18.2 über einen Anschlag und eine Klemmvorrichtung fixierbar. Auf diese Weise ist die Positionierung des Werkzeugsensors 19 auch unter im Bodenbearbeitungsbetrieb auftretenden Erschütterungen oder Vibrationen gesichert. Zudem kann hierdurch ein einfacher und wiederholgenauer Ein- und Ausbau des Werkzeugsensors 19 in dem Aufnahmegehäuse 18.2 sichergestellt werden.

Wie dies insbesondere den Fig. 11 a bis Fig. 13b erkennbar ist, ist das Aufnahmegehäuse 18.2 von einem an dem Werkzeugträger 18 angeordneten Deckel 15 aufgenommen. Der Deckel 15 ist als Blechteil mit einem U- oder gabelförmigen Querschnitt ausgebildet und bezüglich seiner Form an die Form des Werkzeugträgers 18 angepasst, vgl. beispielsweise Fig. 14b. Der Deckel 15 erfüllt eine Schutzfunktion und schützt den Werkzeugsensor 19 vor Umwelteinflüssen. Der Deckel 15 ist vorzugsweise auf den Werkzeugträger 18 geklemmt und/oder über Befestigungsmittel an der Rückseite des Werkzeugträgers 18 befestigt, vgl. Fig. 12b.

Zur Führung des Sensorkabels von dem Werkzeugsensor 19 zu der Auswerteeinheit 7 ist eine Kabelführung 16 vorgesehen, in welcher das Sensorkabel aufgenommen ist, vgl. Fig. 14b. Die Kabelführung 16 ist analog zu der Kabelführung 13 als kanalartige Ausnehmung an der Rückseite des Werkzeugträgers 18 ausgebildet und verläuft von dem Aufnahmegehäuse 18.2 zum oberen Ende des Werkzeugträgers 18. Die Kabelführung 16 verläuft außermittig, seitlich versetzt neben den Befestigungsbohrungen 10.1 und ist beispielsweise als Fräs- oder Umformkontur in dem Werkzeugträger 18 ausgeführt. Alternativ kann die Kabelführung 16 auch in dem Deckel 15 ausgebildet sein.

Das vorstehend beschriebene Bodenbearbeitungsgerät 1 zeichnet sich dadurch aus, dass auch unter widrigen Umgebungsbedingungen eine gleichsam zuverlässige und schnelle Erkennung eines Verlusts eines Arbeitswerkzeugs 3 über einen Werkzeugsensor 19 ermöglicht wird.

Bezugszeichen

1 Bodenbearbeitungsgerät

2 Werkzeugrahmen

2.1 Rahmenelement

3 Arbeitswerkzeug

3.1 Neben Werkzeug

6 Steuereinheit

7 Auswerteeinheit

8 Zugmaschine

9 Anschlag

10.1 Befestigungsbohrung

10.2 Befestigungsmittel

11 Anschlag

12 Klemmvorrichtung

13 Kabelführung

14 Abdeckung

15 Deckel

16 Kabelführung

17 Rückstellelement

18 Werkzeugträger

18.1 Sensoraufnahme; Aufnahmebohrung

18.2 Sensoraufnahme; Aufnahmegehäuse

19 Werkzeugsensor

20 Befestigungsstelle

A Drehachse

B Bearbeitungsbreite

D Tastdauer

E Ende

L Gerätelängsachse N Nutzfläche

R Bearbeitungsrichtung

V Rückseite

W Anstellwinkel X Bearbeitungsreihe

Claims

Patentansprüche

1 . Bodenbearbeitungsgerät zur Bearbeitung einer landwirtschaftlichen Nutzfläche (N), das gegenüber der Nutzfläche (N) entlang einer Bearbeitungsrichtung (R) bewegbar ist, mit mehreren in die Nutzfläche (N) eingreifenden Arbeitswerkzeugen (3), welche auswechselbar an jeweils einem Werkzeugträger (18) angeordnet sind, und mindestens einem Werkzeugsensor (19) zur Überwachung mindestens eines Arbeitswerkzeugs (3), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Werkzeugsensor (19) in Bearbeitungsrichtung (R) hinter dem Arbeitswerkzeug (3) an dem Werkzeugträger (18) angeordnet ist.

2. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) als berührungsloser Überwachungssensor ausgebildet ist.

3. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) als Näherungssensor, insbesondere als induktiver Sensor, ausgebildet ist.

4. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) zur Erkennung eines Verlusts und/oder einer Beschädigung des Arbeitswerkzeugs (3) ausgebildet ist.

5. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) unterhalb einer Befestigungsstelle (20) angeordnet ist, an welcher das Arbeitswerkzeug (3) an dem Werkzeugträger (18) befestigt ist.

6. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) zur Überwachung des Arbeitswerkzeugs (3) auf eine Rückseite (V) des Arbeitswerkzeugs (3) ausgerichtet ist.

7. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) in einer Sensoraufnahme (18.1 , 18.2) an dem Werkzeugträger (18) angeordnet ist.

8. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsensor (19) verliersicher in der Sensoraufnahme (18.1 , 18.2) aufgenommen ist.

9. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (18) mit einem Werkzeugrahmen (2) verbunden ist.

10. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (18.1 ) als Aufnahmebohrung in dem Werkzeugträger (18) ausgebildet ist.

11. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahmebohrung (18.1 ) im Wesentlichen orthogonal zu der Rückseite (V) des Arbeitswerkzeugs (3) erstreckt.

12. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (18.1 ) parallel zu einer Befestigungsbohrung (10) des Arbeitswerkzeugs (3) ausgerichtet ist.

13. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (18.2) als ein an dem Werkzeugträger (18) befestigtes Aufnahmegehäuse ausgebildet ist.

14. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 13 und 24, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Aufnahmegehäuse (18.2) an einem dem Werkzeugrahmen (2) abgewandten Ende (E) des Werkzeugträgers (18) befestigt ist.

15. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Arbeitswerkzeug (3) ein Werkzeugsensor (19) zur Überwachung zugeordnet ist.