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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.
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Stand
der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufgabe
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Durchlaufzeit des Ernteguts über
den Strohschüttler
kann auf unterschiedliche Arten ermittelt werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiel
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In
den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
schematische seitliche Ansicht eines Mähdreschers mit einem Strohschüttler,
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2 eine
schematische Ansicht der Einrichtungen zur Vorgabe der Schwingfrequenz
des Strohschüttlers
des Mähdreschers
aus 1, und
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3 ein
Flussdiagramm, nach dem die Steuerung des Mähdreschers arbeitet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 68–76 verbunden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.