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Dokumentenidentifikation DE102005050751A1 09.08.2007
Titel Mähdrescher mit einem Strohschüttler
Anmelder Deere & Company, Moline, Ill., US
Erfinder Bischoff, Lutz, 66989 Nünschweiler, DE;
Büermann, Martin, Dr., 66500 Hornbach, DE;
Sefrin, Willi, 66497 Contwig, DE;
Emser, Thomas, 66907 Glan-Münchweiler, DE
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Anmeldedatum 22.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005050751
Offenlegungstag 09.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse A01F 12/38(2006.01)A, F, I, 20051022, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A01D 41/127(2006.01)A, L, I, 20051022, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Mähdrescher (10) mit einer Drescheinrichtung (22) und einem stromab der Drescheinrichtung (22) angeordneten Strohschüttler (32), der im Erntebetrieb durch einen Antrieb in eine Schwingbewegung versetzbar ist, wobei der Antrieb mit einer zur Vorgabe der Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs eingerichteten Steuerung (64) verbunden ist, die ihrerseits mit einem Sensor (68-78, 108) verbunden ist, anhand dessen Ausgangswert sie die Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs steuert.
Es wird vorgeschlagen, dass der Sensor (68-78, 108) zur Erfassung einer Messgröße eingerichtet ist, die eine Information über die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler (32) enthält.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Mähdrescher mit einer Drescheinrichtung und einem stromab der Drescheinrichtung angeordneten Strohschüttler, der im Erntebetrieb durch einen Antrieb in eine Schwingbewegung versetzbar ist, wobei der Antrieb mit einer zur Vorgabe der Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs eingerichteten Steuerung verbunden ist, die ihrerseits mit einem Sensor verbunden ist, anhand dessen Ausgangswert sie die Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs steuert.

Stand der Technik

Mähdrescher dienen zur Ernte von Körnerfrüchten. Das Erntegut wird mittels eines Erntevorsatzes, z. B. eines Schneidwerks oder Maispflückers, vom Feld aufgenommen und in einer Drescheinrichtung gedroschen. Das ausgedroschene Erntegut wird danach einer Trenneinrichtung zugeführt, in der nach dem Dreschvorgang noch im Erntegut verbliebenes Korn herausgelöst wird. Das von der Dresch- und Trenneinrichtung einlaufende Korn wird anschließend in einer Reinigungseinrichtung von Spreu und Kurzstrohanteilen getrennt. Als Trenneinrichtung werden in der Regel entweder in eine Schwingbewegung versetzte Strohschüttler oder in einem mit durchlässigen Rosten ausgestatteten Gehäuse angeordnete Rotoren verwendet, die bei Axialmähdreschern mit der Drescheinrichtung in einem Bauelement zusammengefasst sind. Die Strohschüttler werden in der Regel durch zwei beabstandete Kurbelwellen angetrieben und bewegen sich auf einer Kreisbahn, die durch die Kurbelwellenkröpfung bestimmt wird. Es gibt auch kombinierte Lösungen, bei denen die Schüttler vorn von einer Kurbelwelle angetrieben werden und hinten an Schwingen hängen. Die Reinigungseinrichtung umfasst üblicherweise durchlässige Ober- und Untersiebe, die in eine Schwingbewegung versetzt und von unten her von einem Gebläse mit einem Luftstrom beaufschlagt werden.

Auf den hin und her schwingenden Strohschüttlern und Reinigungseinrichtungen bewegt sich das Erntegut nach und nach entgegen der Fahrtrichtung nach hinten. Am hinteren Ende der Strohschüttler wird das Stroh in einem Schwad auf dem Feld abgelegt oder einem Strohhäcksler zugeführt und über die Arbeitsbreite des Erntevorsatzes verteilt. Es ist demnach wünschenswert, auf den vibrierenden Strohschüttlern eine möglichst vollständige Trennung zwischen Korn und Erntegutresten zu erzielen, da am Ende der Strohschüttler abgegebenes Korn als Verlust dem Ernteprozess verloren geht und auf dem Feld zu unerwünschtem Saataufgang führt.

Das Trennverhalten der Strohschüttler hängt von vielfältigen Einflüssen ab, wie der Intensität der Belastung mit Erntegut, den mechanischen Eigenschaften des Ernteguts (z. B. bedingt durch Art des Ernteguts, Reifegrad und Feuchte) und mechanischen Eigenschaften des Mähdreschers, wie den Schwinghüben der Schüttler, ihren mechanischen Eigenschaften und Abmessungen. Man gibt beim Entwurf des Mähdreschers für die meisten mechanischen Größen des Strohschüttlers einen festen oder veränderbaren Wert vor, der für die meisten Erntegutbedingungen zu angemessenen Ergebnissen führt. Zur Anpassung des Strohschüttlers an unterschiedliche Erntebedingungen sind eine Veränderung der Schwingfrequenz durch einen Austausch von Zahnrädern im Antriebsstrang und eine Verstellung der Größe (DE 1 171 196 A) oder ein wahlweises Verschließen der Öffnungen im Strohschüttlerbelag (DE 103 59 397 A) bekannt.

Die Öffnung des Schüttlerbelages erlaubt eine bessere Abscheidung. Durch die Änderung der Schwingfrequenz erreicht man, dass die Durchlauf- oder Verweilzeit des Ernteguts auf den Strohschüttlern bei einer Vielzahl von Erntebedingungen einem angemessenen Sollwert entspricht. Wenn das Erntegut – aus verschiedenen denkbaren Gründen – schneller als dem Sollwert entsprechend über die Strohschüttler läuft, ist wegen der kurzen Durchlaufzeit keine optimale Trennung des Korns aus der Erntegutmatte zu erwarten. Läuft das Erntegut langsamer als der Sollwert über die Strohschüttler, kann sich eine dicke Matte bilden, die wiederum für das Korn schlecht durchdringbar ist und zu Verstopfungen führen kann. Mögliche Gründe für Abweichungen in der Durchlaufzeit des Ernteguts auf den Strohschüttlern können in Ernteguteigenschaften liegen, da beispielsweise feuchtes Stroh leichter transportierbar ist als trockenes Stroh. Eine Auswirkung auf die Durchlaufzeit des Ernteguts auf den Strohschüttlern hat auch eine Längsneigung des Bodens in der Fahrtrichtung des Mähdreschers. Fährt der Mähdrescher bergauf, läuft das Erntegut schneller über die Strohschüttler als bei horizontalem Untergrund. Analog läuft das Erntegut bei bergab fahrendem Mähdrescher langsamer über die Strohschüttler als bei horizontalem Untergrund.

Es wurde vorgeschlagen, in Abhängigkeit von der Längsneigung die Vibrationsfrequenz der Strohschüttler selbsttätig zu verstellen, um den Einfluss der Längsneigung auszugleichen (M. Gubsch, „Der Einfluss der Längsneigung auf das Abscheidungs- und Förderverhalten des Strohschüttlers", Archiv der Landtechnik Band 8 (1969), Heft 2/3, Seiten 127–139). Es wird jedoch keine Regelung im eigentlichen Sinne erreicht, da keine Messung der Durchlaufzeit des Ernteguts auf den Strohschüttlern bzw. den Sieben erfolgt und somit eine Kontrolle über das erzielte Ergebnis fehlt.

Außerdem wurde vorgeschlagen, die Gebläsedrehzahl der Reinigung (DE 32 18 832 A, US 3 827 442 A, US 4 466 230 A, US 5 444 817 A), die Größe der Sieböffnungen (DE 30 32 861 A) oder die Vortriebsgeschwindigkeit (EP 1 297 734 A) in Abhängigkeit von der Längsneigung des Mähdreschers selbsttätig zu verstellen. Eine Variation der Schwingfrequenz der Reinigungssiebe in Abhängigkeit von ihrer Belastung mit Erntegut wird in der DE 27 53 505 A beschrieben. Die Belastung wird durch Drucksensoren ermittelt, die den Luftwiderstand beim Durchströmen der Reinigungsluft durch die über das Sieb oder die Strohschüttler wandernde Gutschicht anzeigen. Die US 6 119 442 A schlägt vor, am Auslass der Siebe Kameras zu installieren, die optisch die am Ende des Ober- und Untersiebs abgegebenen Erntegutströme erfassen. Durch eine Bildverarbeitung wird der jeweilige Kornanteil erkannt und zur Regelung der Gebläsedrehzahl, Auslassöffnungsgröße des Gebläses, Sieböffnungsgröße sowie Amplitude und/oder Schwingfrequenz des Siebs verwendet. Die in diesem Absatz genannten Druckschriften beziehen sich nur auf eine Verstellung der Siebe.

Aufgabe der Erfindung

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, einen Mähdrescher mit einem Strohschüttler dahingehend zu verbessern, dass eine selbsttätige Optimierung der Schwingfrequenz und/oder -amplitude des Strohschüttlers unter einer Berücksichtigung von Eigenschaften des aktuell verarbeiteten Ernteguts möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.

Es wird vorgeschlagen, einen Mähdrescher mit einem frequenz- und/oder amplitudenveränderlichen Antrieb des Strohschüttlers auszustatten. Der Antrieb ist mit einer Steuerung verbunden, die von einem Sensor einen Ausgangswert erhält, der eine Information über die gemessene Durchlaufzeit bzw. Geschwindigkeit des Ernteguts über den Strohschüttler enthält. Basierend auf dem Ausgangswert des Sensors steuert die Steuerung die Frequenz und/oder Amplitude der Schwingung des Strohschüttlers.

Auf diese Weise lässt sich automatisiert erreichen, dass die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler einem Sollwert entspricht oder ihm zumindest näher kommt als ohne Veränderung der Frequenz und/oder Amplitude der Schwingung des Strohschüttlers. Durch die Erfassung der tatsächlichen Durchlaufzeit werden u. a. Einflüsse des Ernteguts und der Umgebungsbedingungen auf die Durchlaufzeit berücksichtigt, so dass man eine zuverlässig arbeitende Regelschleife erhält. Unerwünschte Körnerverluste können vermieden werden.

Die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler kann auf unterschiedliche Arten ermittelt werden.

Eine erste Möglichkeit zur Messung der Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler besteht darin, die Geschwindigkeit des Ernteguts über den Strohschüttler direkt zu messen. Die Messung kann mittels eines Radarsensors oder einer Kamera und einem Bildverarbeitungssystem oder eines mechanischen Sensors in Form eines mit dem Erntegut zusammenwirkenden Rades erfolgen. Durch eine Erfassung der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Strohschüttlers oder eine Mittelwertbildung kann der Einfluss der vibrierenden Bewegung des Strohschüttlers auf das Messergebnis korrigiert werden.

Eine zweite Möglichkeit zur Messung der Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler besteht darin, die Schichtdicke des Ernteguts auf dem Strohschüttler zu messen, was durch Fühler, die mechanisch mit der Erntegutmatte auf dem Strohschüttler zusammenwirken, oder elektromagnetische Sensoren (Radar) oder optische Sensoren erfolgen kann, beispielsweise durch mehrere übereinander angeordnete Lichtschranken oder eine mit einem digitalen oder analogen Bildverarbeitungssystem zusammenwirkende, auf die Oberseite des Strohschüttlers gerichtete Kamera. Die Durchlaufzeit kann anhand der gemessenen Dicke und eines bekannten Soll- oder Istwerts des Durchsatzes der Drescheinrichtung bestimmt werden. Es wäre auch denkbar, den Zeitverlauf der Signale zweier hintereinander liegender Schichthöhensensoren auszuwerten. Durch Autokorrelation beider Signale lässt sich die Zeit direkt bestimmen.

Eine dritte Möglichkeit zur Messung der Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler besteht darin, die Körnerverluste am Ende des Strohschüttlers beispielsweise durch an sich bekannte Verlustkornsensoren, die beim Aufprall von Körnern Erschütterungen registrieren, zu erfassen. Die Verlustkörner können auch optisch mit einer Kamera und einem Bildverarbeitungssystem erfasst werden. Die Durchlaufzeit kann anhand der gemessenen Verluste und eines bekannten Durchsatzes der Drescheinrichtung bestimmt werden, wobei man den Zwischenschritt einer Berechnung der Belastung des Strohschüttlers gehen oder weglassen kann, da der Zusammenhang zwischen den Körnerverlusten und dem Durchsatz bzw. der Belastung der Strohschüttler bekannt ist oder messtechnisch erfasst und abgespeichert werden kann. Durch die Erfassung der Kornverluste und der Schichthöhe lässt sich demnach eine direkte Beziehung zwischen Durchlaufzeit, Schichthöhe und Verlust ermitteln und die Durchlaufzeit nach maximal zulässiger Schichthöhe und minimalen Verlusten optimieren. Auf diese Weise kann ein Sollwert für die Durchlaufzeit ermittelt werden.

Ist die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler größer als der Sollwert, wird die Amplitude und/oder Frequenz der Schwingung des Strohschüttlers zweckmäßigerweise vergrößert, um das Erntegut möglichst schnell abzufördern und auf diese Weise die Durchlaufzeit zu verringern. Analog wird die Amplitude und/oder Frequenz der Schwingung des Strohschüttlers vorzugsweise vermindert, wenn die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler kleiner als der Sollwert ist. Auf diese Weise wird die Amplitude und/oder Frequenz der Schwingung des Strohschüttlers im Sinne einer Annäherung der gemessenen Durchlaufzeit des Ernteguts über den Schüttler an die gewünschte Durchlaufzeit des Ernteguts über den Schüttler verstellt.

Der Antrieb kann zur Änderung der Frequenz der Schwingbewegung des Strohschüttlers einen Riemenvariator umfassen, der in den Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor und einer Kurbelwelle zum Antrieb des Strohschüttlers eingefügt ist. Bei einer anderen denkbaren Ausführungsform umfasst er einen drehzahlveränderlichen Hydraulikmotor und/oder einen drehzahlveränderlichen Elektromotor. Heute übliche Schüttler laufen auf zwei Kurbelwellen. Durch die Kröpfung ist die Amplitude festgelegt. Eine Änderung des Kurbelhubs wäre nur über ein konstruktiv sehr aufwändiges System möglich. Es gab aber früher auch Schüttler, die ähnlich wie die Reinigung nur an Schwingen aufgehängt waren. Dort wäre eine Amplitudenänderung einfacher möglich. Es wäre auch denkbar, den Strohschüttler mittels eines linear beweglichen Hydraulikzylinders in eine lineare Schwingbewegung zu versetzen und durch geeignete Ansteuerung der Beaufschlagung des Hydraulikzylinders mit Hydraulikfluid die Amplitude und/oder Frequenz der Schwingbewegung des Strohschüttlers variieren.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische seitliche Ansicht eines Mähdreschers mit einem Strohschüttler,

2 eine schematische Ansicht der Einrichtungen zur Vorgabe der Schwingfrequenz des Strohschüttlers des Mähdreschers aus 1, und

3 ein Flussdiagramm, nach dem die Steuerung des Mähdreschers arbeitet.

Die 1 zeigt einen selbst fahrenden Mähdrescher 10 mit einem Rahmen 12, der sich über angetriebene vordere Räder 14 und lenkbare rückwärtige Räder 16 auf dem Boden abstützt und von diesen fortbewegt wird. Die Räder 14 werden mittels nicht gezeigter Antriebsmittel in Drehung versetzt, um den Mähdrescher 10 z. B. über ein abzuerntendes Feld zu bewegen. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie vorn und hinten, auf die Fahrtrichtung V des Mähdreschers 10 im Erntebetrieb.

An den vorderen Endbereich des Mähdreschers 10 ist eine Erntegutbergungsvorrichtung 18 in Form eines Schneidwerks abnehmbar angeschlossen, um beim Erntebetrieb Erntegut in Form von Getreide oder andere, dreschbare Halmfrüchte von dem Feld zu ernten und es nach oben und hinten durch einen Schrägförderer 20 einem Mehrtrommeldreschwerk zuzuführen, das – in Fahrtrichtung V hintereinander angeordnet – eine Dreschtrommel 22, eine Abstreiftrommel 24, eine oberschlächtig arbeitende Fördertrommel 26, einen Tangentialseparator 28 sowie eine Wendetrommel 30 umfasst. Stromab der Wendetrommel 30 befindet sich ein Strohschüttler 32, der sich aus mehreren (z. B. 5 oder 6) einzelnen Schüttlern zusammensetzt, die phasenverschoben über eine Kurbelwelle 102 (s. 2) in eine Schwingbewegung versetzt werden. Die Dreschtrommel 22 ist in ihrem unteren und rückwärtigen Bereich von einem Dreschkorb 34 umgeben. Unterhalb der Fördertrommel 26 ist eine mit Öffnungen versehene oder geschlossene Abdeckung 35 angeordnet, während sich oberhalb der Fördertrommel 26 eine fest stehende Abdeckung und unterhalb des Tangentialseparators 28 ein Separierkorb 36 mit verstellbaren Fingerelementen befindet. Unterhalb der Wendetrommel 30 ist ein Fingerrechen 38 angeordnet.

Unterhalb des Mehrtrommeldreschwerks befindet sich ein vorderer Förderboden 40, der im Betrieb eine abwechselnd nach vorn und hinten gerichtete Schwingbewegung durchführt. Ein hinterer Förderboden 42 ist unterhalb des Strohschüttlers 32 angeordnet und vollführt im Betrieb ebenfalls eine abwechselnd nach hinten und vorn gerichtete Schwingbewegung. Der vordere Förderboden 40 transportiert das durch den Dreschkorb 34 und durch den Tangentialseparator 36 nach unten hindurch tretende Gemisch aus Korn, Kurzstroh und Spreu nach hinten, während der hintere Förderboden 42 das durch den Strohschüttler 32 hindurch strömende Gemisch aus Korn, Kurzstroh und Spreu nach vorn transportiert. Der hintere Förderboden 42 übergibt sein Gemisch an seinem vorderen Ende an den vorderen Förderboden 40, der es durch einen rückwärtigen Fingerrechen 44 nach unten abgibt. Das vom vorderen Förderboden 40 abgegebene Gemisch gelangt dann in eine Reinigungseinrichtung 46, die in der 2 detaillierter dargestellt ist. Der hintere Förderboden 42 könnte sein Gemisch auch direkt an die Reinigungseinrichtung 46 abgeben.

Durch die Reinigungseinrichtung 46 gereinigtes Getreide wird mittels einer Körnerschnecke 48 einem nicht gezeigten Elevator zugeführt, der es in einen Korntank 50 befördert. Eine Überkehrschnecke 52 gibt unausgedroschene Ährenteile durch einen weiteren nicht gezeigten Elevator zurück in den Dreschprozess. Die Spreu kann an der Rückseite der Siebeinrichtung durch einen rotierenden Spreuverteiler ausgeworfen werden, oder sie wird durch einen stromab des Strohschüttlers 32 angeordneten Strohhäcksler (nicht eingezeichnet) ausgetragen. Das gereinigte Getreide aus dem Korntank 50 kann durch ein Entladesystem mit Querschnecken 54 und einem Entladeförderer 56 entladen werden.

Die genannten Systeme werden mittels eines Verbrennungsmotors 58 angetrieben und von einem Bediener aus einer Fahrerkabine 60 heraus kontrolliert und gesteuert. Die verschiedenen Vorrichtungen zum Dreschen, Fördern, Reinigen und Abscheiden befinden sich innerhalb des Rahmens 12. Außerhalb des Rahmens 12 befindet sich eine Außenhülle, die größtenteils aufklappbar ist.

Es bleibt anzumerken, dass das hier dargestellte Mehrtrommeldreschwerk nur ein Ausführungsbeispiel ist. Es könnte auch durch eine einzige quer angeordnete Dreschtrommel und eine nachgeordnete Trenneinrichtung mit einem Strohschüttler ersetzt werden.

Die 2 stellt schematisch die Einrichtungen zur Vorgabe der Schwingfrequenz des Strohschüttlers 32 des Mähdreschers aus 1 dar. Eine Steuerung 64 ist über einen Bus 66 mit einer Reihe von Sensoren 6876 verbunden.

Ein erster Sensor 68 ist ein mechanischer Fühler zur Erfassung der Dicke der Erntegutmatte oberhalb des Strohschüttlers 32. Er ist etwa in der Mitte des Strohschüttlers 32 angeordnet und um eine horizontal und quer zur Fahrtrichtung verlaufende Achse drehbar oberhalb des Strohschüttlers 32 aufgehängt und durch Federkraft und die Schwerkraft nach unten vorgespannt. Ein Potentiometer oder eine optische Kodierscheibe dient zur Erfassung der Winkelstellung des ersten Sensors 68. Oberhalb des Strohschüttlers 32 vorhandenes Erntegut dreht den Sensor 68 um die Achse nach oben. Eine Information über den Drehwinkel wird der Steuerung 64 zugeführt.

Stromab des ersten Sensors 68 ist oberhalb des Endbereichs des Strohschüttlers 32 ein zweiter Sensor 70 angeordnet, der mit dem ersten Sensor 68 baugleich ist. Der Drehwinkel des Sensors 70 wird ebenfalls erfasst und eine entsprechende Information wird der Steuerung 64 zugeführt.

Ein dritter Sensor 72 in Form einer Kamera ist rückwärtig des Endbereichs des Strohschüttlers 32 angeordnet. Der Sensor 72 erfasst ein Bild des Ernteguts auf dem Strohschüttler 32 und des am Ende des Strohschüttlers 32 herunterfallenden Ernteguts. Der dritte Sensor 72 ist mit einem Bildverarbeitungssystem verbunden, das innerhalb der Steuerung 64 realisiert sein, wie in der 2 dargestellt, oder zwischen den Sensor 72 und die Steuerung 64 eingeschleift sein kann. Das Bildverarbeitungssystem ist eingerichtet, mindestens eine der folgenden Informationen aus dem Videosignal der Kamera zu extrahieren und der Steuerung 64 zuzuführen: Dicke der Erntegutmatte auf dem Strohschüttler 32, Geschwindigkeit, mit der sich die Erntegutmatte auf dem Strohschüttler 32 nach hinten bewegt (diese Geschwindigkeit kann durch Identifizieren von Punkten in der Erntegutmatte, z. B. einzelne markante Strohhalme, und Erfassen ihrer Bewegung evaluiert werden) sowie Anteil der Verlustkörner, die am Ende des Strohschüttlers 32 nach unten auf den Boden des Felds bzw. in einen Strohhäcksler abgegeben werden.

Ein vierter Sensor 74 ist etwa oberhalb der Mitte des Strohschüttlers 32 angeordnet und blickt von oben her auf die Erntegutmatte. Der vierte Sensor 74 ist ein Radarsensor mit einem Sender für relativ kurzwellige elektromagnetische Wellen und einem Empfänger zur Erfassung reflektierter Wellen. Der vierte Sensor 74 leitet aus der Laufzeit, Intensität und Frequenzverschiebung (Dopplereffekt) der mit dem Empfänger empfangenen, von der Erntegutmatte reflektierten Wellen des Senders mindestens eine der folgenden Größen ab und führt sie der Steuerung 64 zu: Dicke der Erntegutmatte und ihre Bewegungsgeschwindigkeit auf dem Strohschüttler 32 nach hinten. Um die Dicke und Geschwindigkeit der Erntegutmatte auf dem Strohschüttler 32 möglichst fehlerarm bestimmen zu können, wird dem vierten Sensor 74 vorzugsweise eine Information über die jeweilige Stellung und/oder Bewegungsrichtung des Strohschüttlers 32 zugeführt, die mit einem Winkelsensor 80 an der Welle des Strohschüttlers 32 ermittelt wird. Der vierte Sensor 74 kann mittels der Werte des Winkelsensors 80 die Position und Geschwindigkeit des Strohschüttlers 32 bestimmen und von den anhand des Senders und Empfängers gemessenen Werten abziehen.

Ein fünfter Sensor 76 ist ein an sich bekannter Aufprallsensor zur Erfassung von Verlustkörnern am Ende des Strohschüttlers 32. Der fünfte Sensor 76 umfasst eine Prallplatte 82 und ein damit verbundenes Mikrofon 84. Auf die Prallplatte 82 fallende Verlustkörner verursachen Geräusche, die mittels des Mikrofons 84 und einer damit verbundenen Signalverarbeitungsschaltung erkannt werden können.

Ein sechster Sensor 78 setzt sich aus einer horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung V angeordneten Welle mit radial nach außen abstehenden Zinken und einem Drehgeschwindigkeitssensor zusammen und ist oberhalb des Strohschüttlers 32 angeordnet. Die Zinken sind vorzugsweise nachlaufend gekrümmt und greifen in die Erntegutmatte ein. Die mittlere Drehgeschwindigkeit des Sensors 78 ist demnach mit der Fördergeschwindigkeit des Ernteguts auf dem Strohschüttler 32 korreliert.

Die Steuerung 64 ist weiterhin mit einer Bedienereingabeeinrichtung 82 verbunden, die es einem Bediener ermöglicht, gewünschte Arbeitsparameter des Mähdreschers 10 vorzugeben und Werte von Sensoren abzulesen.

Die Steuerung 64 ist mit einem Ventilzusammenbau 84 verbunden, der zur Verstellung eines Hydraulikzylinders 86 dient, welcher wiederum die Position einer Riemenscheibe eines ersten Riemenvariators 88 zur Veränderung der Drehzahl der Dreschtrommel 22 beeinflusst, der sich im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor 58 und der Dreschtrommel 22 befindet. Der Ventilzusammenbau 84 ist mit einer Pumpe 90 zur Bereitstellung unter Druck stehenden Hydraulikfluids und einem Vorratsbehälter 92 für Hydraulikfluid verbunden. Ein Sensor 94 erfasst den Druck im Hydraulikzylinder 86 und führt eine Information darüber der Steuerung 64 zu. Diese Information ist ein Maß für das vom Riemenvariator 88 übertragene Drehmoment, das wiederum vom Erntegutdurchsatz der Dreschtrommel 22 abhängig ist.

Außerdem ist die Steuerung 64 mit einem zweiten Ventilzusammenbau 96 verbunden, der zur Verstellung eines Hydraulikzylinders 98 dient, welcher wiederum die Position einer Riemenscheibe eines zweiten Riemenvariators 100 zur Veränderung der Drehzahl der Kurbelwelle 102 des Strohschüttlers 32 beeinflusst, der sich im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor 58 und der Kurbelwelle 102 befindet. Beim zweiten Riemenvariator 100 kann es ausreichen, nur eine (an- oder abtriebsseitige) Riemenscheibe axial zu verstellen, während da der Drehzahlvariationsbereich relativ gering ist. Es können aber in an sich bekannter Weise auch beide Riemenscheiben verstellt werden. Der Ventilzusammenbau 96 ist mit einer Pumpe 104 zur Bereitstellung unter Druck stehenden Hydraulikfluids und einem Vorratsbehälter 106 für Hydraulikfluid verbunden. Es wäre auch denkbar, hierfür die Pumpe 90 und den Vorratsbehälter 92 mit zu verwenden. Ein Sensor 108 erfasst den Druck im Hydraulikzylinder 98 und führt eine Information darüber der Steuerung 64 zu. Diese Information ist ein Maß für das vom Riemenvariator 100 übertragene Drehmoment, das wiederum von der Belastung des Strohschüttlers 32 mit Erntegut abhängig ist.

Die 3 zeigt ein schematisches Diagramm, nach dem die Steuerung 64 im Erntebetrieb des Mähdreschers 10 arbeiten kann. Nach dem Start im Schritt 200 mit der Initialisierung der Steuerung 64 folgt der Schritt 202, in dem ein Bediener das gewünschte Verlustniveau (oder einen gewünschten Durchsatz) eingeben kann. Dieses Verlustniveau kann, wenn der Sensor 76 und ein ggf. vorhandener, der Reinigungseinrichtung 46 zugeordneter Sensor (nicht in der 2 eingezeichnet) zur Erfassung der Reinigungsverluste hinreichend genau arbeitet, in absoluten Werten geschehen (z. B. in Prozentwerten des Korndurchsatzes). Bei einer anderen Ausführungsform fährt der Bediener den Mähdrescher 10 mit einer bestimmten Geschwindigkeit über ein Feld und betätigt, wenn die Verluste einem für ihn befriedigenden Wert entsprechen, eine Bestätigungstaste der Bedienereingabeeinrichtung 82. Der Steuerung 64 liegt dann eine Information über den einzuhaltenden Durchsatz vor.

Im folgenden Schritt 204 gibt die Steuerung 64 die Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers 10 vor, indem sie den Antrieb der Räder 14, 16, die in der Regel durch eine geeignete Verstellung der Taumelscheiben einer Hydraulikpumpe und/oder der zum Antrieb der Räder 14 und ggf. 16 dienenden, mit der Hydraulikpumpe verbundenen Hydraulikmotore (nicht in den Figuren eingezeichnet, s. aber EP 1 243 173 A, deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird) erfolgt, derart einstellt, dass die gewünschte Vortriebsgeschwindigkeit erreicht wird. Auf diese Weise wird die Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers 10 auf einen Wert gebracht, der einem gewünschten Durchsatz der Dreschtrommel 22 entspricht. Anstelle der hier beispielhaft erläuterten Durchsatzmessung mittels des Drucks im Hydraulikzylinder 86 kann auch eine beliebige andere Durchsatzmessung erfolgen, z. B. einer Messung des Antriebsmoments des Schrägförderers 20 oder der Querförderschnecke der Erntegutbergungsvorrichtung 18 oder eine Messung der Schichtdicke der Erntegutmatte im Schrägförderer 20.

Im nachfolgenden Schritt 206 wird die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler 32 messtechnisch bestimmt. Dazu werden die Messwerte der Sensoren 68 bis 80 und 108 in folgender Weise genutzt:

Aus den mittels der Sensoren 72, 74 und 78 gemessenen Geschwindigkeiten wird ein erster Mittelwert der Durchlaufzeit errechnet. Weicht eine der erfassten Geschwindigkeiten stark von den anderen Geschwindigkeitswerten ab, wird sie als unplausibel angesehen und nicht berücksichtigt. Durch die Verwendung der drei Sensoren erhält man eine Redundanz für den Fall eines Sensorausfalls oder Fehlers. Weiterhin messen die Sensoren 68 und 70 die absolute Schichthöhe und können gleichzeitig die Funktion von an sich bekannten Verstopfungssensoren mit übernehmen. Über Autokorrelation der beiden Zeitsignale der Sensoren 68, 70 wird ein weiterer Wert für die Durchflussgeschwindigkeit bestimmt.

Die Sensoren 68, 70, 72, 74 erfassen die Schichtdicke der Erntegutmatte auf dem Strohschüttler 32 direkt, und der Sensor 108 stellt auch eine Information über die Schichtdicke bereit, die die von ihm erfasste Belastung des Antriebs der Kurbelwelle 102 beeinflusst. Da der Durchsatz des Ernteguts auf dem Strohschüttler anhand des Werts des Sensors 94 (Istwert) oder des mit der Bedienereingabeeinrichtung 82 eingegebenen Sollwerts bekannt ist, kann die Durchlaufzeit anhand des Durchsatzes und der Schichtdicke bestimmt werden. Aus den errechneten Durchlaufzeiten der einzelnen Sensoren 68, 70, 72, 74 wird wiederum ein Mittelwert bestimmt.

Die Sensoren 72 und 76 erfassen die Verluste am Ende des Strohschüttlers 32. Anhand abgespeicherter Kurven, Gleichungen oder Tabellen kann bei bekannter Verlustkurve des Strohschüttlers der Durchsatz bestimmt werden, der wiederum, wie im vorhergehenden Absatz erläutert, eine Bestimmung der Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler 32 erlaubt.

Aus allen auf die drei unterschiedlichen Arten ermittelten Durchlaufzeiten wird ein Mittelwert errechnet und mit einem Sollwert verglichen. Dadurch kann man Situationen erfassen, in denen das Erntegut schneller (z. B. beim Bergauffahren oder bei feuchtem Erntegut) oder langsamer (z. B. beim Bergabfahren oder bei sehr trockenem, brüchigem und rauem Erntegut) über den Strohschüttler 32 läuft als beim Entwurf des Mähdreschers 10 vorgesehen wurde. Durch eine Anpassung der Schwingfrequenz des Strohschüttlers 32 können die in derartigen Situationen anwachsenden Körnerverluste des Strohschüttlers 32 reduziert werden.

Der Sollwert für die Durchlaufzeit kann fest vorgegeben sein. Es wäre auch denkbar, ihn durch den Bediener mittels der Bedienereingabeeinrichtung 82 eingebbar zu gestalten. Denkbar wäre auch, den Sollwert von der Art und/oder dem Zustand (z. B. Reifegrad und Feuchtigkeit) des Ernteguts abhängen zu lassen, die mittels der Bedienereingabeeinrichtung 82 eingebbar oder durch Sensoren messtechnisch erfassbar sein können. Der Sollwert wird zweckmäßigerweise so festgelegt, dass eine maximale Schichthöhe nicht überschritten wird (Verhinderung von Verstopfungen) und gleichzeitig minimale Kornverluste entstehen.

Anders als dargestellt könnten auch zwei oder mehr gleichartige Sensoren seitlich nebeneinander angeordnet sein, um die Geschwindigkeit des Ernteguts auf dem Strohschüttler 32 an unterschiedlichen, über dessen Breite verteilten Punkten zu erfassen. Ihre Messwerte werden vorzugsweise Bemittelt.

Im nachfolgenden Schritt 208 wird abgefragt, ob die Durchlaufzeit wesentlich kleiner als ein Sollwert ist (d. h. den Sollwert um einen vorbestimmten Prozentsatz von beispielsweise 5 Prozent unterschreitet). Ist das der Fall, wird die Schwingfrequenz des Strohschüttlers 32 im Schritt 210 durch geeignete Ansteuerung des Hydraulikzylinders 98 über den Ventilzusammenbau 96 vermindert.

Ist die Durchlaufzeit nicht wesentlich geringer als der Sollwert, folgt der Schritt 212, in dem abgefragt wird, ob die Durchlaufzeit wesentlich größer als der Sollwert ist (d. h. den Sollwert um einen vorbestimmten Prozentsatz von beispielsweise 5 Prozent überschreitet). Ist das der Fall, wird die Schwingfrequenz des Strohschüttlers 32 im Schritt 214 durch geeignete Ansteuerung des Hydraulikzylinders 98 über den Ventilzusammenbau 96 vergrößert.

Ist die Durchlaufzeit innerhalb des Toleranzbereichs, folgt wieder der Schritt 204, der auch auf die Schritte 210 und 214 folgt. Die Veränderung der Schwingfrequenz des Strohschüttlers 32 liegt vorzugsweise in einem relativ geringen Bereich von beispielsweise +/- 5% um einen Nominalwert, der bei Strohschüttlern 32 mit fester Frequenz verwendet wird, um Schäden des Strohschüttlers 32 durch zu hohe Schwingfrequenzen oder Erntegutstaubildung durch zu langsame Schwingfrequenzen zu vermeiden.


Anspruch[de]
Mähdrescher (10) mit einer Drescheinrichtung (22) und einem stromab der Drescheinrichtung (22) angeordneten Strohschüttler (32), der im Erntebetrieb durch einen Antrieb in eine Schwingbewegung versetzbar ist, wobei der Antrieb mit einer zur Vorgabe der Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs eingerichteten Steuerung (64) verbunden ist, die ihrerseits mit einem Sensor (6878, 108) verbunden ist, anhand dessen Ausgangswert sie die Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6878, 108) zur Erfassung einer Messgröße eingerichtet ist, die eine Information über die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler (32) enthält. Mähdrescher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (72, 74, 78) zur direkten Messung der Geschwindigkeit des Ernteguts gegenüber dem Strohschüttler (32) eingerichtet ist. Mähdrescher (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (68, 70, 72, 74) zur Erfassung der Dicke der Erntegutmatte auf dem Strohschüttler (32) eingerichtet ist. Mähdrescher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (108) zur Bestimmung einer Information hinsichtlich der Belastung des Strohschüttlers (32) mit Erntegut eingerichtet ist. Mähdrescher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (72, 76) zur Erfassung der Körnerverluste am Ende des Strohschüttlers eingerichtet ist. Mähdrescher (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung (64) eine Information über den Sollwert und/oder Istwert des Durchsatzes der Drescheinrichtung (22) zugeführt wird, und dass die Steuerung betreibbar ist, die Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler (32) anhand des Durchsatzes der Drescheinrichtung (22) einerseits und der Dicke der Erntegutmatte und/oder der Belastung des Strohschüttlers (32) und/oder der Körnerverluste andererseits zu bestimmen. Mähdrescher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (64) betreibbar ist, die Amplitude und/oder Frequenz der Schwingung des Strohschüttlers (32) im Sinne einer Annäherung der gemessenen Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler (32) an eine gewünschte Durchlaufzeit des Ernteguts über den Strohschüttler (32) zu variieren. Mähdrescher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Steuerung (64) betreibbar ist, die Frequenz und/oder Amplitude der Schwingbewegung des Antriebs nur innerhalb vorgegebener Grenzen zu verändern, die derart gewählt sind, dass Schäden des Strohschüttlers (32) und Erntegutstaubildung vermieden sind. Mähdrescher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Riemenvariator umfasst.






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