DE602004003419T2

DE602004003419T2 - Schneidtrommelverstellsystem

Info

Publication number: DE602004003419T2
Application number: DE602004003419T
Authority: DE
Inventors: Alvin Mark 28277 Schmidt; Eric Alan 84328 Poulson; Lewis Donald 84335 Cripps; Lee Ronald 27606 Reichen; Richard David 53039 Thier; J. M. 29732 Flenniken
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: DE602004003419D1; AU2004200520B2; US7121073B2; CA2464180A1; US20080184690A1; EP1472925B1; US7377092B2; US20040216436A1; AU2004200520B8; AU2004200520A1; EP1472925A1; US20070074498A1

Description

Die Erfindung betrifft Schneidtrommeleinheiten für Mäher und insbesondere systembasierende Mechanismen und Verfahren zur Einstellung von Schneidtrommeleinheiten.
Herkömmliche Mähmaschinen weisen eine befestigte Schneidtrommeleinheit oder mehrere Einheiten auf. Solche Maschinen bewegen in der Regel die Schneidtrommeleinheit neben der Maschine über den Boden. Gras unterhalb der Schneidtrommeleinheit wird abgemäht, während sich die Maschine vorwärts bewegt. Herkömmliche Trommelmäherfahrzeuge können mehrere Armglieder enthalten, die sich von dem Fahrzeug aus erstrecken, wobei jeder Arm eine an seinem äußeren Endteil befestigte Schneidtrommeleinheit aufweist.
Die Schneidtrommeleinheiten enthalten in der Regel vordere und hintere Kufen oder Rollen, die die Schneidtrommeleinheit stützen oder während des Mähvorgangs über die Bodenfläche tragen. Solche Fahrzeuge und Schneidtrommeleinheiten werden zum Beispiel in den US-Patenten 5,343,680; 5,412,931 und 5,459,984 offenbart.
Die US-A-4,663,924 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Abstands zwischen der Trommel und der Gegenschneide in einem Rasenmäher mit einer Anordnung der beiden Elemente, wobei eines auf das andere zu und davon weg beweglich ist. Es ist eine Gewindeanordnung vorgesehen, um den gewünschten Abstand in der Vorrichtung einzustellen, und bei Lockern einer Kraft, die die beiden Schneidelemente in Berührung miteinander bewegt, werden die beweglichen Teile durch eine Feder über eine Totgangverbindung wieder zurückgeführt, um den gewünschten Schneidabstand wiederherzustellen.
Herkömmliche Schneidtrommeleinheiten stellen mehrere Messer bereit, die zur Bildung einer allgemein zylindrischen Trommel, die sich um eine Querachse dreht, miteinander verbunden sind. Die Messer passieren in unmittelbarer Nähe zu einer Gegenschneide, um eine Scherenwirkung zum Schneiden von Pflanzengut, wie zum Beispiel Gras, zu erzeugen. Ein Rahmen nimmt in der Regel die Trommel und die Gegenschneide auf. Räder, Rollen oder Kufen sind mit dem Rahmen verbunden, um den Boden in Eingriff zu nehmen oder darüber zu rollen und so die Trommel und die Gegenschneide in einer vorbestimmten Höhe über dem Boden funktionell zu stützen. Die Höhe, in der Gras geschnitten wird, wird deshalb durch die Höhe bestimmt, in der die Räder, Rollen oder Kufen einen Rahmen, eine Trommel und eine Gegenschneide über den Boden tragen. Schneidtrommeleinheiten werden in der Regel zum Mähen von Golfplätzen oder anderen Bereichen verwendet, in denen ein relativ niedriger und genauer Schnitt wünschenswert ist, um einen Schnitt von hoher Qualität und einen Schnitt, der für mehrere Schneidtrommeleinheiten und über Mähgänge von einer Maschine mit mehreren Schneidtrommeleinheiten gleichmäßig ist, zu erzeugen, ist es erforderlich, dass die Schnitthöhe für jede Schneidtrommeleinheit ordnungsgemäß eingestellt wird. Es ist bekannt, dass Trommelmäher einen Einstellmechanismus zur Einstellung der Trommelmähhöhe aufweisen. Eine Art von Höheneinstellmechanismus verwendet mehrere vertikal ausgerichtete Löcher für einen Schneideinheitsrahmen. Die Rollen sind mit einem Montageglied oder einer Montageplatte verbunden, das bzw. die eine Öffnung enthält. Die Montageplatte ist durch Einführen eines Stifts durch sowohl die Montageplattenöffnung als auch eines der durch den Schneideinheitsrahmen definierten Löcher mit dem Rahmen verbunden. Die Schnitthöhe kann durch Einführen des Stifts durch ein anderes Loch im Rahmen geändert werden. Andere Arten von Höheneinstellmechanismen verwenden Gewindebolzen, die die Einstellhöhe unter Verwendung auf den Bolzen in Eingriff stehender Muttern einstellen und die zur Abstützung eines Teils des Rahmens positionierbar sind, so dass die Schneidtrommeleinheit in der gewünschten vertikalen Position bezüglich der Rollen sicher gehalten wird. Ein Schraubenschlüssel wird zur Einstellung der Muttern in Positionen auf den Bolzen verwendet, um dadurch die Schnitthöhe einzustellen.
Eine andere Art von Schneidtrommeleinheit verwendet einen geschlitzten Montagearm, der mit den Rollen verbunden ist. Ein von dem Schlitz aufgenommener Bolzen wird zur Einstellung der Höhe durch Lösen des Bolzens und Verschieben des Gleitmontagearms in eine neue Position verwendet.
Bei allen Schnitthöheneinstellungen gibt es ein allgemein akzeptiertes und gebräuchliches Verfahren zur Bestimmung der bestehenden Schnitthöhe einer Schneidtrommeleinheit und zur Bestimmung, wie weit sie zu einer Zieleinstellung verstellt werden muss. Bei der Schnitthöheneinstellprozedur wird in der Regel eine Messstange so an der Gegenschneide befestigt, dass die Oberseite der Stange parallel zu einer vorderen, horizontalen Position der Gegenschneide und im gewünschten Abstand unter der Schneidkante der Gegenschneide ist. Dann werden die vorderen und hinteren Rollen manuell so eingestellt, dass sie mit der Oberseite der Messstange in Kontakt kommen.
Die Einstellungsbeziehung zwischen den vorderen und hinteren Rollen – bezüglich der Schneidtrommel selbst – wird oftmals als der „Angriffswinkel" für die Gegenschneide bezeichnet. Diese Beziehung bezieht sich auf die relative Neigung (von vorne nach hinten) oder den Winkel der Gegenschneide bezüglich der Bodenfläche. Der Winkel des Gegenschneidenangriffs ist ein wichtiger Parameter, der die Schnittqualität und -effektivität beeinflusst. Bei der Änderung der Schnitthöhe muss der Angriffswinkel berücksichtigt werden.
Schneidtrommeleinheiten schneiden nur dann ordnungsgemäß, wenn der Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide ordnungsgemäß eingestellt ist. Derzeit wird der Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide manuell eingestellt. Die Einstellung erfolgt regelmäßig und in der Regel vor der Verwendung oder während oder nach der Verwendung, wenn eine schlechte Schnittqualität erfasst wird. Manchmal erfolgt die Einstellung derart, dass die Trommel die Gegenschneide berührt, und dann wird gestattet, dass sich die Trommel und die Gegenschneide in ihre Position ansetzen. Einstellungen erfolgen auch nach einer Reparatur oder einem Austausch der Trommel oder der Gegenschneide.
Insbesondere wird der Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide durch solches Wegbewegen der Trommel von der Gegenschneide eingestellt, dass zwischen Trommel und Gegenschneide ein bestimmter Spalt – das heißt gleichmäßig über die Länge der Trommel und der Gegenschneide – gestattet wird. Dann wird der Spalt durch Einführen einer Fühlerlehre (mit der gleichen Dicke wie der Einstellungsspalt) zwischen der Trommel und der Gegenschneide gemessen. Der eingestellte Spalt zwischen der Trommel und der Gegenschneide wird als akkurat ermittelt, wenn die Fühlerlehre über die ganze Länge der Trommel und der Gegenschneide reibungslos zwischen der Trommel und der Gegenschneide bewegt werden kann, so dass nur geringer Widerstand der Fühlerlehre vorliegt, wenn sie über diese Länge bewegt wird. Zum Nachprüfen der Schärfe von Trommel und Gegenschneide und einer korrekten Trommel/Gegenschneide-Abstand-Einstellung wird oftmals ein einzelner Papierstreifen zwischen dem Trommelmesser und der Gegenschneide eingeführt, während die Trommel von Hand vorwärts gedreht wird. Wenn die Trommel das Papier zerschneidet, werden die Schärfe und die Einstellung in der Regel als korrekt bestimmt. Die Qualität des Schnitts des Papierstücks über das einzelne Blatt kann untersucht werden, um festzustellen, ob der Abstand korrekt ist.
Trommeleinstellungen sind auch dann erforderlich, wenn einer Schneidtrommeleinheit eine neue Aufgabe zugeordnet wird, das heißt wenn sie zum Schneiden einer anderen Grasart oder von Gras auf eine andere Höhe eingestellt wird. Für die neue Aufgabe könnte eine Schneidtrommeleinheit zum Beispiel von einer für einen Golfplatz-Fairway geeigneten Einstellung zu einer für ein Golfplatz-Grün geeigneten Einstellung neu eingestellt werden, wobei die beiden Flächen verschiedene Grashöhenanforderungen besitzen. Die Auslegung für eine neue Aufgabe einer Schneidtrommeleinheit ist jedoch zeitaufwendig. Um die Auslegung von Schneidtrommeleinheiten für neue Aufgaben zu vermeiden, besitzen viele Golfplätze Schneidtrommeleinheiten oder Schneidmaschinen, die besonderen Grasanforderungen zugeordnet oder dafür voreingestellt bleiben, das heißt eine eigens bestimmte Gruppe von Schneideinheiten für verschiedene Flächen des Golfplatzes. Diese Technik erfordert mehrere Schneideinheiten oder Schneidmaschinen. Mehrere Schneideinheiten oder Schneidmaschinen können zu höheren Investitionskosten und Wartungskosten führen.
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass die Schnittqualität eines Trommelmähers weitgehend durch die Genauigkeit und Präzision der Einstellung mehrerer Schlüsselfaktoren bestimmt wird. Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass ordnungsgemäße Mähereinstellungen durch manuelle Einstellungsverfahren oftmals schwer zu erreichen sind.
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass die Trommel-Gegenschneide-Einstellung eine Einstellung ist, die genau und präzise eingestellt werden muss, aber oftmals bei einzelnen Mähtrommeln schwer zu erreichen ist. Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass die Schnitthöheneinstellung eine andere solche Einstellung ist, die genau und präzise eingestellt werden muss, aber auch bei einzelnen Mähtrommeln schwer zu erreichen ist.
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass die Einstellzeit und die Genauigkeit und Präzision dieser Einstellungen durch automatisierte Einstellungen verbessert werden können.
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass ein Bedarf an einer dynamischen Einstellfähigkeit für Mehrfachflächenmäher oder Mäher, die mehrere Flächen mit verschiedenen Schnittanforderungen mähen können, besteht. Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben erkannt, dass ein Bedarf daran besteht, in der Lage zu sein, einer Schneidtrommeleinheit dynamisch eine neue Aufgabe zuzuordnen, um einer einzigen Maschine zu gestatten, mehrere Flächenarten mit verschiedenen Einstellungsanforderungen der Schneidtrommeleinheit zu mähen.
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben den Bedarf erkannt, des Weiteren die Trommeldrehzahl zu regeln, eine Erfassung der Berührung zwischen Trommel und Gegenschneide bereitzustellen und im Betrieb der Schneidtrommeleinheit Schneidtrommeleinheitseinstellungen durchzuführen.
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben den Bedarf an einer Verbesserung des Einstellprozesses, um eine kürzere Einstellzeit, leichte Einstellung und verbesserte Trommelbetriebsqualität zu gewährleisten, erkannt.
Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, irgendeines oder alle dieser Bedürfnisse zu erfüllen.
Dieses Problem wird gemäß der Erfindung durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst, während Merkmale, die zur vorteilhaften Herausbildung der Lösung führen, in den weiteren Ansprüchen angeführt werden.
Die Erfindung stellt ein Steuersystem zur Einstellung der Trommel einer Schneidtrommeleinheit bereit. Die Schneidtrommeleinheit kann von einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Traktor, einzeln oder als eine Mehrheit von Schneidtrommeleinheiten getragen werden oder daran befestigt sein oder kann in einem Aufsitzrasenmäher, einem handgeführten Rasenmäher oder einem Rasentraktor auch einzeln oder als eine Mehrheit von Schneidtrommeleinheiten enthalten sein.
Das Steuersystem kann den Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide, die Schnitthöhe, die seitliche Nivellierung der Trommel und die Trommeldrehgeschwindigkeit steuern.
Das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem kann durch die verschiedensten Steuerarchitekturen, wie zum Beispiel eine verteilte Steuerung oder eine zentralisierte Steuerung, implementiert werden. Das Steuerprotokoll kann CAN, seriell oder auch ein anderes Steuerprotokoll sein.
Das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem kann automatisch selbsteinstellend sein, wobei es die Trommeleinstellungen, wie zum Beispiel die Trommeldrehzahl, die Schnitthöhe, die seitliche Trommelnivellierung und den Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide, periodisch korrigiert oder den Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide korrigiert, wenn im Betrieb eine Berührung zwischen der Trommel und der Gegenschneide erfasst wird.
Das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem kann als eine zentrale Steuerung oder durch an jeder Schneideinheit angeordnete Steuerungen oder sogar durch eine jedem Stellglied zugeordnete lokale Steuerung konfiguriert sein. Das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem kann nach Bediener- oder automatischer Einleitung einer Einstellroutine in einer zentralen Steuerung oder durch Bediener- oder automatischer Einleitung der durch die Steuerungen durchgeführten Steuerroutinen an jeder Schneidtrommeleinheit oder an jedem Stellglied eingestellt werden.
Die Schneidtrommeleinheitseinstellung kann durch eine sich extern der Schneideinheit befindende Steuerung erfolgen, wie zum Beispiel durch eine Steuereinheit, die in einer Werkstatt zur Neueinstellung oder zur Auslegung einer Schneideinheit für eine neue Aufgabe für einen vorgewählten Graszustand oder eine vorgewählte Grasfläche und gewünschte Schnitthöhe verwendet wird.
Als Alternative zu einer Einleitung durch einen Bediener können die Schneidtrommeleinstellungen auch durch eine Steuerung oder Steuereinheiten eingeleitet werden, die auf einen Sensor, wie zum Beispiel einen Grashöhensensor reagiert (reagieren), oder durch einen Positionssensor und/oder -sender an der Schneideinheit oder an der Schneidmaschine, der mit einem externen bodenbasierenden System oder einem globalen Positioniersystem (GPS) in Verbindung steht. Durch diese auf die externen Bedingungen reagierenden Systeme zusammen mit den Bord-Steuersystemen wie hier beschrieben wird die Implementierung des Steuersystems entweder in einer bemannten Schneidmaschine oder einer autonomen Schneidmaschine erleichtert.
Zum Beispiel könnten verschiedene Flächen eines Golfplatzes elektronisch abgebildet und in die Bord- oder abgesetzte Steuerung vorprogrammiert werden, und solch eine Steuerung könnte mit dem externen Positioniersystem kommunizieren und danach die Stellglieder einstellen, um die Schneideinheit auf die Grasart, die Fläche und die gewünschten Schnittlinien für entsprechende Flächen des Golfplatzes einzustellen.
Die Vorrichtung der Erfindung enthält eine Schneidtrommel, einen an mindestens einem Stützeelement, das auf dem Boden gestützt wird und daran entlang bewegbar ist, gestützten Rahmen, und ein die Schneidtrommel stützendes Gehäuse, wobei das Gehäuse bewegbar am Rahmen angebracht ist. Eine Gegenschneide wird am Rahmen getragen. Ein Stellglied weist einen mit dem Rahmen verbundenen ersten Teil und einen mit dem Gehäuse verbundenen zweiten Teil auf, wobei eine Strecke zwischen dem ersten und dem zweiten Teil einstellbar ist, um einen Abstand zwischen der Trommel und der Gegenschneide einzustellen, und einen Antriebsmechanismus enthält, der zur Einstellung der Strecke aktiviert wird.
Die Schneidtrommel kann durch einen oder mehrere Hydraulikmotoren, Elektromotoren, den Zugantrieb der Mähmaschine oder des Fahrzeugs oder durch irgendeinen anderen Antrieb angetrieben werden.
Es können zwei Stellglieder verwendet werden, wobei ein Stellglied an jedem Ende der Trommel angeordnet ist und wobei die Stellglieder jeweils einen mit dem Rahmen verbundenen ersten Teil und einen mit einem jeweiligen der beiden Gehäuse verbundenen zweiten Teil aufweisen, wobei eine Strecke zwischen den ersten und zweiten Teilen einstellbar ist, und einen Antriebsmechanismus enthalten, der zur Einstellung der Strecke aktiviert wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält das Steuersystem für eine Schneidtrommeleinheit einen ersten Rahmen; einen zweiten Rahmen; eine durch den zweiten Rahmen gestützte Schneidtrommel; eine neben der Schneidtrommel angeordnete und durch den zweiten Rahmen gestützte Gegenschneide; mindestens ein Stützelement, das zur translatorischen Bewegung entlang dem Boden und zur Abstützung des ersten Rahmens angeordnet ist; mindestens ein erstes Stellglied, das zwischen dem ersten Rahmen und dem zweiten Rahmen verbunden und zur Einstellung der relativen Höhe des zweiten Rahmens bezüglich des ersten Rahmens angeordnet ist; mindestens ein zweites Stellglied, das zwischen der Trommel und dem zweiten Rahmen wirkverbunden und zur Einstellung des Abstands zwischen der Trommel und der Gegenschneide angeordnet ist, und eine mit dem ersten und dem zweiten Stellglied signalverbundene Steuerung.
Das Steuersystem kann des Weiteren Positionssensoren umfassen, die mit der Steuerung wirkverbunden sind und die genaue Höhe der Trommel bezüglich des mindestens einen Stützelements sowie die Position der Trommel bezüglich der Gegenschneide ermitteln.
Das Steuersystem kann einen in unmittelbarer Nähe zur Gegenschneide angeordneten Schalldetektor zur Erfassung einer Berührung zwischen der sich drehenden Schneidtrommel und der Gegenschneide enthalten.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine verbesserte Spielbeseitigungsanordnung für ein Linearstellglied bereitgestellt. Das Linearstellglied enthält einen Schrittmotor, der eine Gewindespindel antreibt, die eine Stange aus einem Gehäuse vorrückt oder darin einzieht. Die Spielbeseitigungsanordnung enthält eine Spielbeseitigungsmutter, die auf der Gewindespindel aufgeschraubt ist, und eine Feder. Die Feder ist mit einem Ende der Stange und mit der Spielbeseitigungsmutter verbunden. Die Spielbeseitigungsmutter weist eine an eine zweite Fläche der Stange anstoßende erste Fläche auf, wobei die Feder die erste und die zweite Fläche zusammenpresst, so dass Gewindespiel zwischen der Stange und der Gewindespindel beseitigt wird. Die erste und die zweite Fläche sind vorzugsweise konisch ausgebildet und ineinander verschachtelt.
Die offenbarte Erfindung stellt insofern Vorteile bereit, als die Vorrichtung und das Verfahren eine schnelle und automatische Einstellung des Spalts zwischen Trommel und Gegenschneide ohne Bedienereingriff nach Einleitung der Einstellung durch den Bediener gestatten. Die Trommel kann in Sekunden eingestellt werden. Das Verfahren weist gegenüber einer manuellen Einstellung Geschwindigkeits- und Kontinuitätsvorteile auf und erfordert keine Erfassung schlechter Schnittqualität oder eines übermäßigen Flächenverschleißes, um die automatische Einstellung durchzuführen.
Die offenbarte Erfindung stellt insofern Vorteile bereit, als die Vorrichtung und das Verfahren eine schnelle und automatische Einstellung der Schnitthöhe einer Schneidtrommeleinheit ohne Bedienereingriff nach Einleitung der Einstellung durch den Bediener gestatten. Die Trommel kann in Sekunden eingestellt werden. Das Verfahren weist gegenüber einer manuellen Einstellung Geschwindigkeits- und Kontinuitätsvorteile auf und erfordert keine Erfassung schlechter Schnittqualität, um die automatische Einstellung durchzuführen.
Durch automatische Durchführung dieser Einstellungen kann der Trommeleinstellungsprozess ohne die Gegenwart eines Fachmechanikers kontinuierlicher durchgeführt werden. Des Weiteren gewährleistet die automatisierte Einstellung die Fähigkeit zur Unterhaltung autonomer Einrichtungen.
Das Steuersystem gestattet einer Schneidtrommeleinheit schnell für eine neue Aufgabe ausgelegt zu werden, um verschiedene Grashöhen für verschiedene Flächen eines Golfplatzes zu schneiden. Das System gestattet, dass eine einzige Schneidtrommeleinheit leicht für mehrere Golfplatzflächen verwendet werden kann.
Das Steuersystem kann einen Abstandssensor aufweisen, der einen Kodierer mit einer mit dem Schrittmotor drehbaren Scheibe aufweist, wobei die Scheibe eine Markierung aufweist, und einem mit der Steuerung signalverbundenen Lesekopf, der auf die Markierung auf der Scheibe reagiert, umfasst.
Zahlreiche andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und ihrer Ausführungsformen, aus den Ansprüchen und aus den beigefügten Zeichnungen leicht hervor.
In den Zeichnungen werden zwei unten beschriebene Ausführungsformen der Erfindung gezeigt; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Schneidtrommeleinheit gemäß der Erfindung;
2 eine perspektivische Unteransicht der Schneidtrommeleinheit von 1;
3 eine Schnitt-Teilansicht allgemein entlang der Linie 3-3 von 1, wobei Teile der Schneideinheit zur Übersicht der Beschreibung entfernt worden sind und die Trommel von der Gegenschneide weg geschwenkt ist;
3A eine schematische Ansicht einer Trommelposition bezüglich einer Gegenschneideposition
4 eine Schnittansicht ähnlich 3, wobei zur Übersicht der Beschreibung Teile entfernt worden sind und die Trommel zur Gegenschneide geschwenkt ist;
5 eine Schnittansicht eines Stellglieds gemäß der Darstellung in 3;
6 eine vergrößerte Schnitt-Teilansicht eines Teils des in 5 gezeigten Stellglieds;
7 eine perspektivische Unteransicht der in 4 gezeigten Komponenten;
8 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Schneideinheit, wobei zur Übersicht der Beschreibung Teile entfernt worden sind, wobei die Trommel in einer angehobenen Betriebsposition dargestellt wird;
9 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Einheit, bei der die Trommel in einer abgesenkten Betriebsposition gezeigt wird;
10 eine fragmentarische Teilschnittansicht allgemein entlang der Versatzlinie 10-10 von 8;
11 eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Einheit, wobei die Trommel zur Darstellung darunter liegender Teile entfernt worden ist;
12 ein Schemadiagramm eines Steuersystems der vorliegenden Erfindung;
13 ein schematisches Blockdiagramm, das ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 eine perspektivische Teilansicht einer alternativen Ausführungsform, wobei Teile der Schneideinheit zur Übersicht der Beschreibung entfernt worden sind; und
15 eine Schnittansicht entlang der Linie 15-15 von 14.
Obgleich die vorliegende Erfindung in den verschiedensten Formen ausgeführt werden kann, werden besondere Ausführungsformen davon in den Zeichnungen gezeigt und hier beschrieben, wobei die vorliegende Offenbarung natürlich als eine Veranschaulichung der Grundzüge der Erfindung betrachtet werden und die Erfindung nicht auf die dargestellten besonderen Ausführungsformen beschränken soll.
Die 1 und 2 zeigen eine Mäherschneidtrommeleinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Mäherschneidtrommeleinheit 10 ist so ausgeführt, dass sie alleine oder in einer Gruppe von gleichen Einheiten von einem Fahrzeug gezogen werden kann, wie in den US-Patenten Nr. 5,343,680; 5,412,931 oder 5,459,984 beschrieben.
Mehrere Messer 11 sind so miteinander verbunden, dass sie eine allgemein zylindrische Trommel 12 bilden, die sich in unmittelbarer Nähe einer Kante 14a einer Gegenschneide 14 um eine Querachse dreht (2), um Pflanzengut, wie zum Beispiel Gras, mit einer Scherwirkung zu schneiden. Ein an einer Seite eines allgemein die Trommel 12 aufnehmenden und stützenden Rahmens 18 getragener Motor 16 treibt die Trommel 12 an. Der Motor 16 kann ein Hydraulik- oder ein Elektromotor oder ein Motor anderer Art sein. Als Alternative dazu kann zur Drehung der Trommel eine Kraftübertragungsanordnung zwischen dem Traktionsantrieb der Maschine oder des Fahrzeugs und der Trommel verwendet werden. In den Figuren wird ein Hydraulikmotor gezeigt.
Der Innenrahmen 18 wird von einem Außenrahmen 22 getragen. Der Außenrahmen 22 wird auf vorderen und hinteren Rollen 24 bzw. 26 gestützt. Der Innenrahmen 18 wird durch Stellglieder 30, 32 und durch Streben 36, 36 am Außenrahmen 22 gestützt. Die Streben 36, 36 weisen eine im Wesentlichen spiegelbildlich identische Konfiguration auf. Ein Schub- oder Zugrahmen 42 ist zwischen dem Innen- und Außenrahmen 18, 22 angeordnet. Der Zugrahmen 42 enthält vertikale Platten 44, 46, die durch in Schlitzen 52a, 54a angeordnete Stifte 56, 58 an den Seitenplatten 52, 54 des Außenrahmens 22 befestigt sind. Die Schlitze 52a, 54a sind Teil eines Mechanismus, der gestattet, dass die Trommel beim Rollen von hinten geschoben wird, und beim Absenken immer noch mit dem hinteren Ende zuerst den Boden berührt.
Ein Querträger 48 verbindet die Seitenplatten 44, 46. Ein Fahrzeugverbindungs- oder -hubarm kann in einer gewählten Position entlang dem Querträger 48 in Eingriff stehen, um die Schneideinheit 10 während des Schneidvorgangs entlang dem Boden zu ziehen oder zu schieben.
Des Weiteren enthält der Außenrahmen 22 verstellbare Halterungsglieder 62, 62, die durch Befestigungselemente 66 mit einer jeweiligen Seitenplatte 52, 54 verbunden sind. Die Halterungsglieder 62, 62 weisen eine im Wesentlichen spiegelbildlich identische Konfiguration auf. Die Glieder 62, 62 enthalten jeweils ein kurzes L-förmiges Glied 62a und ein horizontales Glied 62b. Die Glieder 62a, 62b enthalten eine Reihe von Löchern 68, wobei ein in Deckung stehendes Paar von Löchern zwischen den Gliedern auswählbar ist, um eine Gesamthorizontalabmessung der Halterungsglieder 62, 62 unter Verwendung von Befestigungselementen durch das in Deckung stehende Lochpaar einzustellen. Die auswählbare Abmessung ist nützlich, wenn zusätzliches Zubehör verwendet werden soll, zum Beispiel könnte der Einheit 10 hinter der Rolle 24 ein Aufbereiter oder eine Vorrichtung, die das Gras berührt und darauf einwirkt, bevor es durch die Trommel und die Gegenschneide geschnitten wird, hinzugefügt werden. Die Einheit 10 wird mit Löchern 68 gezeigt, die zur Einstellung einer maximalen Horizontalabmessung der Halterungsglieder 62, 62 ausgewählt werden, wie sie zum Beispiel verwendet werden würde, wenn ein (nicht gezeigter) Aufbereiter hinter der vorderen Rolle 24 installiert werden würde. Wenn nur die vordere Rolle 24 verwendet wird, würden verschiedene Löcher 68 vorzugsweise ausgewählt werden, um eine minimale Horizontalabmessung der Halterungsglieder 62, 62 einzustellen. Vertikale Teile 62c, 62c der Glieder 62, 62 erstrecken sich nach unten, um über Platten 72, 72 mit vorderen Stützanordnungen 76, 76 verbunden zu werden, die durch die vordere Rolle 24 gestützt werden. Die vorderen Stützanordnungen 76, 76 weisen eine im Wesentlichen spiegelbildlich identische Konfiguration auf.
Platten 84, 84 verbinden die Seitenplatten 52, 52 des Außenrahmens mit hinteren Stützanordnungen 88, 88, die durch Enden der hinteren Rolle 26 gestützt werden. Die hinteren Stützanordnungen 88, 88 weisen eine im Wesentlichen spiegelbildlich identische Konfiguration auf.
Der Innenrahmen 18 enthält Seitenplatten 106, 106, die durch Querträger 112, 114 miteinander verbunden sind. Die Seitenplatten 106, 106 weisen eine im Wesentlichen spiegelbildlich identische Konfiguration auf. Zwischen den Stäben 112, 114 über der Trommel 12 ist eine Grasablenkplatte 118 angeordnet. Die Seitenplatten enthalten jeweils einen vorderen Flansch 122. Ein Rohr 126 ist mit jedem der vorderen Flansche 122 verschweißt. Des Weiteren ist ein Rohr 132 mit jedem der Glieder 62b verschweißt. Gleitlager 140 sind in jedem Rohr angeordnet, und es wird ein Stift, eine Schraube oder ein anderes Befestigungselement 142 zur schwenkbaren Verbindung jeder der abgewinkelten Streben 36 mit einem jeweiligen Paar von Rohren 126, 132 verwendet.
3 zeigt Komponenten auf der rechten Seite der Einheit 10. Die Komponenten auf der linken Seite sind auf im Wesentlichen gleiche, aber spiegelbildliche Weise konfiguriert. Die Stellglieder 30, 32 enthalten jeweils einen Motorantrieb 30a, ein Gehäuse 30b und eine sich aus einem Boden des Gehäuses 30b heraus erstreckende Stellgliedstange 30c. Die Stange 30c wird durch eine gewählte Drehrichtung des Motorantriebs 30a vertikal aus dem Gehäuse 30b ausgefahren oder darin eingezogen. Das Gehäuse 30b ist durch Befestigungselemente 143 an der jeweiligen Seitenplatte 106 befestigt. Die Stange 30c ist durch ein Befestigungselement oder einen Stift 146 schwenkbar am Außenrahmen 22, insbesondere an der jeweiligen Seitenplatte 52 des Außenrahmens befestigt.
Somit wird durch das Ausfahren der Stangen 30c aus den Gehäusen 30b der Stellglieder 30, 32 der Innenrahmen 18 bezüglich des Außenrahmens 22 angehoben. Durch ein Einziehen der Stange 30c in das Gehäuse 30b der Stellglieder 30, 32 wird der Innenrahmen 18 bezüglich des Außenrahmens 22 abgesenkt.
Die Streben 36, 36 (1 und 2) verhindern ein zu starkes Kippen des Innenrahmens 18, der an seinem hinteren Teil angehoben oder abgesenkt ist, nach vorne oder nach hinten und gewährleisten ein im Wesentlichen vertikales Anheben oder Absenken des Innenrahmens 18. Die Geometrie der Rahmen 18, 22, Streben 36, 36 und Stellglieder 30, 32 kippt die Trommel und die Gegenschneide mit steigender Schnitthöhe vorteilhafterweise leicht nach vorne. Diese Änderung des „Angriffswinkels" führt zu einem effektiveren Schnitt.
3A zeigt schematisch die Seitenplatte 106 und eine Kontur der Trommel 12, wobei die Schnitthöhe „h" von der Bodenfläche „g" und ein Versatz „x" von der Trommelmittellinie „c" gezeigt werden. Der Angriffswinkel „a" wird auch gezeigt. Effektive maximale Richtlinien-Angriffswinkel „a" bezüglich der Schnitthöhe sind:
„h" = 6 mm, „a" = 0 Grad
„h" = 20 mm, „a" < 1,3 Grad
„h" = 75 mm, „a" < 5 Grad Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erfüllt diese Richtlinien.
Für die bevorzugte Ausführungsform führt die Tabelle unten die relative Positionierung des Profils der Kante 14a bezüglich der Trommelmittellinie „c" an, wenn der Innenrahmen 18 durch einen Schnitthöhenbereich „h" angehoben und über einen Angriffswinkelbereich „a" geneigt wird.
Die Stellglieder 202, 204 sind an einer Vorderseite des Innenrahmens 18 neben einander gegenüberliegenden Enden der Trommel 12 vorgesehen. Wie in den 3 und 4 gezeigt, enthalten die Stellglieder jeweils ein Motorstellglied 202a, ein Gehäuse 202b und eine Stellgliedstange 202c. Das Gehäuse 202b ist durch Befestigungselemente 212 an der jeweiligen Seitenplatte 106 befestigt. Die Stangen 202c, 202c sind an jeweiligen Trommellagergehäusen 216, 216 befestigt, die die Trommel 12 an einander gegenüberliegenden Enden des Innenrahmens 18 lagern. Jede Stange 202c ist mit einem Kugelgelenk 220 verstiftet, das durch einen länglichen Stift 226 an dem jeweiligen Gehäuse 216 befestigt ist.
Jedes Trommellagergehäuse 216 ist durch einen Stift oder ein Befestigungselement 230 mit einer jeweiligen Seitenplatte 106 verstiftet. Das Ausfahren oder Einziehen der Stangen 202c, 202c bezüglich der Gehäuse 202b, 202b der Stellglieder 202, 204 schwenkt die Trommellagergehäuse 216, 216 um die Stifte oder Befestigungselemente 230, 230. Wie in 4 dargestellt, können durch Ausfahren der Stangen 202c, 202c und Schwenken der Trommelgehäuse 216, 216 die Messer 11 dichter an die Gegenschneide 14 oder weiter davon weg gebracht werden (2), insbesondere dichter an eine Kante 14a der Gegenschneide 14 oder weiter davon weg.
Jedes Kugelgelenk 220 wird am Basisstift 231 getragen (10), der am Lagergehäuse 216 befestigt wird, indem er unter Verwendung eines Schraubensicherungsklebers, wie zum Beispiel LOCTITE^®-Schraubensicherungsprodukt, dicht mit dem Lagergehäuse verschraubt wird. Der Basisstift 231 erstreckt sich durch das Lagergehäuse, um durch einen in der Seitenplatte 106 ausgebildeten Schlitz 232 zu gleiten. Für jedes Stellglied 202, 204 ist eine L-förmige Feder 234 an der Stange 202c befestigt und drückt gegen das Kugelgelenk 220, um die Stange 202c nach unten vorzuspannen und so Spiel im Kugelgelenk 220 zu beseitigen.
Die 5 und 6 zeigen ein typisches Stellglied 30, 32, 202, 204, wie zum Beispiel das Stellglied 202. Das Stellglied 202 enthält den Motorantrieb 202a, das Gehäuse 202b und die Stange 202c. In dem Gehäuse 202b befindet sich eine Antriebs- oder Gewindespindel 260, die durch einen Schrittmotor 266 des Motorantriebs 202a drehangetrieben wird. Da die Gewindespindel 260 eine Verlängerung der Motorwelle 268 ist, wird sie durch den Schrittmotor 266 gedreht.
Die Stange 202c ist ein im Wesentlichen hohler Zylinder und enthält einen Stangenendteil 274, der durch einen gegenseitigen Gewindeeingriff an einem Stangenkörperteil 276 befestigt ist. Die Gewindespindel 260 erstreckt sich im Wesentlichen durch den Körperteil 276. Eine Laufmutter 280 ist am Stangenkörperteil 276 befestigt. Die Laufmutter 280 kann ein äußeres Metallgehäuse 282, wie zum Beispiel aus Messing, und eine innere Hülse 284, wie zum Beispiel aus Kunststoff, mit einem Acme-Innengewinde enthalten, das mit dem entsprechenden Acme-Gewinde an der Gewindespindel 260 in Eingriff steht. Die Gewindespindel 260 kann aus rostfreiem Stahl bestehen. Als Alternative dazu könnte die Laufmutter als ein einstückiges Teil mit dem Stangenkörperteil 276 hergestellt, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall geformt, werden.
Eine Spielbeseitigungsmutter 288 ist auf die Gewindespindel 260 geschraubt. Die Spielbeseitigungsmutter 288 enthält auch ein Acme-Gewinde, vorzugsweise aus Kunststoff, und steht mit dem Außengewinde der Gewindespindel 260 in Eingriff. Die Spielbeseitigungsmutter 288 enthält eine konvexe, konisch zulaufende Fläche 290, die an eine konkave, konisch zulaufende Fläche 292 des Stangenkörperteils 276 oder an die am Stangenkörperteil 276 befestigte Laufmutter 286 stößt.
Eine Schraubenfeder 296 umgibt die Gewindespindel 260. Die Schraubenfeder 296 ist an einem Ende 296a mit der Spielbeseitigungsmutter und an einem gegenüberliegenden Ende 296b mit dem Stangenendteil 274 verbunden.
Das Spielbeseitigungsmerkmal der Erfindung wird durch die elastische Kraft der Spielbeseitigungsmutter 288 bereitgestellt, die durch die Feder 296 unter Drehung um die Gewindespindel 260, an den Stangenkörperteil 276 oder an die Laufmutter 286 gedrückt wird. Diese Kraft beseitigt sämtliches Gewindespiel zwischen dem Gewinde der Gewindespindel 260 und dem Gewinde der Laufmutter 280.
Die Spielbeseitigungsmutter 276 und die Laufmutter 286 bewegen sich im Wesentlichen zusammen auf der Gewindespindel 260 vor und zurück.
Die Neigung der Flächen 290, 292 erhöht die Normalkraft zwischen der Laufmutter 280 und der Spielbeseitigungsmutter 276 oder dem Stangenkörperteil 276, wobei die Neigung steiler ist als die Neigung des Acme-Gewindes der Spielbeseitigungsmutter 276 und der Gewindespindel 260. Dadurch wird die Spielbeseitigungsmutter 276 ausreichend gegen die Laufmutter 280 oder den Stangenkörperteil 276 gedrückt, um Spiel in den im Eingriff stehenden Gewinden zu beseitigen, aber verhindert, dass die Spielbeseitigungsmutter 276 und die Laufmutter 280 auf der Gewindespindel 260 zu stark festgezogen werden.
Auf die Spielbeseitigungsmutter 288 und die Feder 296 kann bei den Stellgliedern 30, 32 verzichtet werden, bei denen keine Feinpositionierungsgenauigkeit erforderlich ist. Das Spielbeseitigungsmerkmal ist bei den Stellgliedern 202, 204 am vorteilhaftesten, bei denen eine Feinpositioniergenauigkeit erwünscht ist.
Der Motorantrieb 202a enthält Wicklungen 306, Lager 308 und einen optischen Kodierer 310. Der Kodierer 310 enthält eine Ziel-Scheibe 312 und einen Lesekopf 314. Der Lesekopf 314 enthält zwei voneinander beabstandete lichtemittierende und Lese-Vorrichtungen, die zur Bestimmung der Position der rotierenden Ziel-Scheibe und auch von deren Drehrichtung verwendet werden. Zur Einstellung der absoluten Position der Stange kann die Stange durch den Schrittmotor 266 auf eine maximale oder minimale Erstreckung ausgefahren oder eingezogen werden, bis der Motor 266 blockiert. In dieser Position sendet der Kodierer keine Impulse mehr an die Steuerung, da die Ziel-Scheibe zu drehen aufhört. Dadurch wird das maximale Ausfahren oder das maximale Einziehen eingestellt. Der Schrittmotor 266 kann dann umgesteuert und in einem vorgewählten Ausmaß gezielt angetrieben werden, um den Stangenendteil 274 ordnungsgemäß einzustellen.
Die 7 bis 9 und 11 zeigen weitere Ansichten der Einheit 10, wobei für eine übersichtliche Beschreibung verschiedene Komponenten entfernt worden sind. 8 zeigt den Innenrahmen 18 in einer abgesenkten Position bezüglich des Außenrahmens 22. 9 zeigt den Innenrahmen 18 in einer angehobenen Position bezüglich des Außenrahmens 22. 9 zeigt einen Detektor 320 (unten beschrieben), der an einer Platte 298 befestigt und neben einer Endwand 14b der Gegenschneide 14 positioniert ist. Ein identischer Detektor 320 kann auf spiegelbildliche Weise an einer gegenüberliegenden Endwand der Gegenschneide installiert sein.
12 zeigt eine Steuerung 300, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, der zur Steuerung der Stellglieder 30, 32, 202, 204 verwendet wird. Eine Bedienereingabestation 306, wie zum Beispiel eine Tastatur, ist zum Geben von Anweisungen an die Steuerung 300 vorgesehen.
Als Alternative dazu kann das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem auch automatisch selbsteinstellend sein, wobei die Trommeleinstellungen, wie zum Beispiel Trommeldrehzahl, Schnitthöhe, die seitliche Trommelnivellierung und der Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide, periodisch korrigiert oder der Abstand zwischen Trommel und Gegenschneide korrigiert werden, wenn im Betrieb durch den Detektor 320 eine Berührung zwischen der Trommel und der Gegenschneide erfasst wird.
Das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem kann als eine zentrale Steuerung oder durch an jeder Schneideinheit angeordnete Steuerungen oder sogar durch eine jedem Stellglied zugeordnete lokale Steuerung konfiguriert sein. Das Schneidtrommeleinheit-Steuersystem kann nach Einleitung durch den Bediener oder nach automatischer Einleitung einer Einstellroutine in einer zentralen Steuerung oder durch Bedienereinleitung oder automatischer Einleitung von Steuerroutinen durch Steuerungen an jeder Schneideinheit oder an jedem Stellglied eingestellt werden.
Die Einstellung der Schneidtrommeleinheit kann durch eine sich außerhalb der Schneideinheit befindende Steuerung, wie zum Beispiel eine Steuereinheit, die in einer Werkstatt zur Neueinstellung oder Zuordnung einer Aufgabe für eine Schneideinheit für einen vorgewählten Graszustand oder eine vorgewählte Grasfläche und eine gewünschte Schnitthöhe verwendet wird, erfolgen.
Die Einstellung der Schneidtrommel kann auch dadurch eingeleitet werden, dass die Steuerung auf einen externen Sensor, wie zum Beispiel einen Grashöhensensor, oder auf einen Positionssensor und/oder -sender an der Schneideinheit oder an der Schneidmaschine reagiert, der mit einem externen bodenbasierenden System oder einem globalen Positioniersystem (GPS) in Verbindung steht. Durch diese auf die externen Bedingungen reagierenden Systeme zusammen mit den Bord-Steuersystemen wie hier beschrieben wird die Implementierung des Steuersystems entweder in einer bemannten Schneidmaschine oder einer autonomen Schneidmaschine erleichtert.
Der Bediener kann über die Eingabestation 306, oder die auf eine automatische Routine reagierende Steuerung kann, dem Trommelmotor 16 die Trommeldrehzahl und die -drehrichtung vorgeben. Die Steuerung kann mit einem System 350 signalverbunden sein, das die Drehzahl und die Drehrichtung des Trommelmotors 16 zur Einstellung der Drehzahl und der Drehrichtung der Trommel 12 steuert. Bei Verwendung eines Hydraulikmotors kann das System 350 die Drehzahl- und Drehrichtungssteuerung einer Hydraulikpumpe 352, die den Hydraulikmotor antreibt, und/oder eine Stromregelung der Ventilanordnung 354 enthalten, die Hydraulikflüssigkeit von dem Motor 16 weg leitet, um die Drehzahl einzustellen, und/oder den Hydraulikflüssigkeitsstrom umkehrt, um die Drehrichtung des Motors 16 zu ändern. Die Steuerung 300 kann die Drehzahl der Trommel 12 auf Grundlage von auf Graslänge oder Grasart basierender Bediener- oder anderer Eingabe einstellen.
Der Bediener kann über die Eingabestation 306, oder die auf eine automatische Routine reagierende Steuerung kann, eine Einstellung der Schnitthöhe, zum Beispiel in mm, sowie die automatische Einstellung des Abstands zwischen Trommel und Gegenschneide einleiten. Zur Einstellung des Spalts zwischen Trommel und Gegenschneide durch, wie unten erläutert, Bediener- oder automatische Einleitung kann die Steuerung zum Beispiel über das System 350 den Trommelmotor 16 dahingehend ansteuern, die Trommel 12 in einer Rückwärtsrichtung zu drehen, bevor die Einstellungsprozedur durch den Bediener eingeleitet wird. Die Stellgliedpaare 30, 32; 202, 204 können einzeln eingestellt werden, um einen gewünschten lateralen Grad entweder der Schnitthöhe oder des Abstands zwischen Trommel und Gegenschneide einzustellen. Ein Positionssignal S1 von jedem Stellglied-Lesekopf 314 wird an die Steuerung 300 weitergeleitet, und es wird über geeignete Signalaufbereitung und/oder -verstärkung ein geeignetes Antriebssignal S2 an den Schrittmotor 266 jedes Stellglieds gesandt, um die Stangenendteile 274 bezüglich des jeweiligen Stellgliedkörpers 30b, 202b der Stellglieder 30, 32, 202, 204 zu positionieren.
Der Detektor 320 (2 und 9) kann zur Einstellung des Abstands zwischen Trommel und Gegenschneide verwendet werden. Der Detektor 320 kann verschiedenster Art sein, zum Beispiel ein Geschwindigkeitsmesser oder ein Schalldetektor. Der Detektor 320 kann ein Schalldetektor, wie zum Beispiel ein Mikrofon wie ein EMKAY MR-3151 von Emkay Innovative Products mit Sitz in Itasca, Illinois, USA, sein. Das Mikrofon kann zum Schutz und zur Zugentlastung von zugehörigen Signaldrähten in Polyurethan vergossen sein. Der Detektor 320 kann in unmittelbarer Nähe zur Gegenschneide 14 vorgesehen sein. Der Detektor 320 in Form eines Mikrofons kann in der Gegenschneide eingebettet oder in der Nähe der Gegenschneide montiert sein, um die Berührung der Trommel mit der Gegenschneide während der Einstellverfahren zu erfassen.
Der Detektor 320 ist mit der Steuerung 300 signalverbunden. Vorteilhafterweise wird die Trommel 12 während einer Einstellprozedur nach hinten gedreht, und der Detektor 320 erfasst jegliche Berührung oder jegliches „Klicken" zwischen den Trommelmessern der rotierenden Trommel 12 und der Gegenschneide 14 und meldet diese der Steuerung. Vorzugsweise sind zwei Detektoren 320, 320 vorgesehen, einer an jeder Endwand 14b der Gegenschneide, obgleich auch ein einzelner Detektor 320 verwendet werden könnte, der in einer Position angeordnet wäre, in der Schall von der Berührung der Trommelmesser an einem der beiden Enden der Gegenschneide erfasst werden kann.
Gemäß einem Verfahren, bei dem der durch die Trommel erzeugte Lärm durch ein Mikrofon oder als Alternative durch ein Beschleunigungsmesser erfasst wird, werden die sich ergebenden Vibrationen analysiert, um das Vorliegen oder das Fehlen von Berührung zu erfassen.
Der zur Analyse des Lärms verwendete Algorithmus ist zur Erfassung eines besonders markanten Resonanzpunktes im erfassten Schall bei Klicken von Trommel und Gegenschneide ausgelegt. Die Resonanz wird durch eine Signalleistungseinschätzung der Spektralleistungsdichte (psd – power spectral density) innerhalb eines einzigen Frequenzbereichs erfasst. Das Einzelbereichverfahren berechnet die psd in nur einem einzigen engen Frequenzbereich (oder Frequenztor) von Interesse. Durch solches Reduzieren des psd-Algorithmus wird der erforderliche Rechenaufwand gegenüber voller psd bedeutend verringert. Diese Art von Algorithmus wird zur Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber störendem Umgebungslärm verwendet. Die Resonanz kann auch durch Verwendung eines analogen oder diskreten schmalbandigen (oder Kerb-)Bandpasses mit geschaltetem Kondensator, der die Filterausgabe gleichrichtet, und dann Erfassung des Gleichstrompegels des sich ergebenden Signals erfasst werden.
Als Alternative dazu kann ein einfacher Algorithmus, der den erhöhten Lärmpegel erfasst, wenn sich die Trommel und die Gegenschneide berühren, verwendet werden, aber dieser Algorithmus kann gegenüber Umgebungslärm empfindlich sein.
Ein Verfahren zur genauen Positionierung der Trommel 12 bezüglich der Gegenschneide 14 unter Verwendung des (der) Schalldetektor(en) 320 wird in 13 angeführt. Die erfindungsgemäßen Verfahren können alle unter Leitung der Steuerung nach Einleitung durch einen Bediener automatisch implementiert werden. Obgleich das unten angeführte Verfahren als von einem Bediener eingeleitet beschrieben wird, kann das Verfahren auch im Betrieb automatisch eingeleitet werden, durch die Steuerung periodisch oder durch Erfassung der Berührung zwischen Trommel und Gegenschneide im Betrieb eingeleitet werden oder durch eine Änderung der Aufgabenzuordnung für die Trommel, das heißt eine neue Grasart oder zu schneidende Graslänge, eingeleitet werden. Diese Änderung der Trommelaufgabenzuordnung kann durch ein Fernsignal oder durch ein erfasstes Signal, wie zum Beispiel einen Grashöhensensor oder ein bodenbasierendes oder GPS-basierendes Positionssignal, eingeleitet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahrens umfasst die folgenden Schritte:

1. Ausrichten der Einstellmechanismen 202, 204 durch Bewegen der Trommeleinstellmechanismen 202, 204 in bekannte Positionen, insbesondere Bewegen der Stangen 202c in bekannte Positionen bezüglich der Körper 202b unter Verwendung der Antriebsmotoren 202a;
2. Drehen der Trommel 12 in Rückwärtsrichtung von der normalen Betriebsrichtung, wobei die normale Betriebsrichtung die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn ist, wie in der rechtsseitigen Ansicht von 9 zu sehen, das heißt in Normalbetrieb dreht sich der untere Teil der Trommel 12 zur Gegenschneide;
3. Bewegen der Trommel 12 zur Gegenschneide 14 um eine gleiche vorgewählte Strecke an beiden Enden der Trommel, insbesondere durch Verwendung der Antriebsmotoren 202a zur Bewegung der Stangen 202c in einem gleichen vorgewählten Ausmaß bezüglich der Körper 202b;
4. Bewegen der Trommel 12 zur Gegenschneide 14 an einem ersten Ende der Trommel durch einen kontinuierlichen Schritt oder durch inkrementale Schritte des Antriebsmotors 202a des Stellglieds 202, bis ein Kontakt zwischen der Trommel und der Gegenschneide durch den benachbarten Detektor 320 erfasst wird, insbesondere durch Verwendung des Antriebsmotors 202a des Stellglieds 202 zum Ausfahren der Stange 202c bezüglich des Körpers 202b; wobei der Kontakt als ein schwaches Klickgeräusch erfasst werden kann, das durch den als Mikrofon vorliegenden Detektor 320 erfasst wird;
5. Bewegen der Trommel 12 an dem ersten Ende der Trommel von der Gegenschneide 14 weg, um einen Abstand mit einer kleinen vordefinierten Strecke „y" zu erzeugen, wobei y > gewünschter Spaltbreite ist, insbesondere durch Verwendung des Antriebsmotors 202a des Stellglieds 202 zum Einziehen der Stange 202c bezüglich des Körpers 202b;
6. Bewegen der Trommel 12 zur Gegenschneide 14 an einem gegenüberliegenden Ende der Trommel durch einen kontinuierlichen Schritt oder durch inkrementale Schritte des Antriebsmotors 202a des Stellglieds 204, bis eine Berührung, ein schwaches Klicken, zwischen der Trommel und der Gegenschneide durch den benachbarten Schalldetektor 320 erfasst wird, insbesondere durch Verwendung des Antriebsmotors 202a des Stellglieds 204, um die Stange 202c bezüglich des Körpers 202b auszufahren; die Berührung kann als ein schwaches Klickgeräusch erfasst werden, das durch den in Form eines Mikrofons vorliegenden Detektor 320 erfasst wird;
7. Bewegen der Trommel 12 am gegenüberliegenden Ende der Trommel von der Gegenschneide 14 weg, um einen Abstand mit einer kleinen vordefinierten Strecke y zu erzeugen, insbesondere durch Verwendung des Antriebsmotors 202a des Stellglieds 204 zum Einziehen der Stange 202c bezüglich des Körpers 202b;
8. Wiederholen der Einstellung der Schritte 4 bis 7 „n"-Mal, wobei „n" experimentell so vorbestimmt wird, dass es die Mindestanzahl von Zyklen ist, die die genaue vordefinierte Strecke y an beiden Enden der Trommel erzeugt. Derzeit wird angenommen, dass nur wenige Zyklen der Schritte 4 bis 7, wie zum Beispiel n = 3, dazu erforderlich sind, eine genaue vordefinierte Strecke y an beiden Enden der Trommel zu erzeugen. Als Alternative dazu können die genauen Stellen des ersten Trommelendes bezüglich der Gegenschneide in Positionen vor Schritt 4 und nach Schritt 5 und die genauen Stellen des zweiten Trommelendes bezüglich der Gegenschneide in Positionen vor Schritt 6 und nach Schritt 7 gespeichert und verglichen werden, bis eine einheitliche Strecke y zwischen der Trommel und der Gegenschneide an jedem Trommelende erreicht wird. Die genauen Stellen werden durch die Kodierer 310 der Stellglieder 202, 204 bereitgestellt und an die Steuerung gesandt.
9. Nach Einstellung der genauen Strecke y an beiden Enden der Trommel, Bewegen der Enden der Trommel um die Differenz zwischen der vordefinierten Strecke y und der vorgewählten Spaltbreite (y minus Spaltbreite) zur Gegenschneide, um die vorgewählte Spaltbreite zwischen der Trommel und der Gegenschneide einzustellen. Indem zunächst der vorgewählte Abstand y zwischen Trommel und Gegenschneide als vorletzte Einstellung genau eingestellt und dann anschließend dieser Abstand auf die kleinere Spaltbreite verringert wird, wird die Erfassungsgenauigkeit des Verfahrens verbessert, weil eine Berührung zwischen der Trommel und der Gegenschneide während des Klick-Erfassungszyklus eher auf eine Berührung an den äußeren Enden der Trommel beschränkt wird. Die sich ergebende Spaltbreite zwischen der Trommel und der Gegenschneide kann in einem Bereich von ca. 0,001 bis 0,003 Zoll liegen, ist aber nicht darauf beschränkt.

Es sind auch andere von der Erfindung mit umfasste Verfahren möglich. Der Verfahrensschritt 1 oben kann weggelassen werden. Der Verfahrensschritt 2 kann modifiziert werden, wobei die Trommel 12 in normaler Betriebsrichtung gedreht wird. Der Verfahrensschritt 3 kann modifiziert werden, indem die Trommel 12 um eine vorgewählte Strecke an beiden Enden der Trommel von der Gegenschneide 14 weg bewegt wird. Die Verfahrensschritte 5 und 7 können modifiziert werden, wobei die kleine vordefinierte Strecke y gleich der tatsächlichen Spaltbreite sein kann, und dann kann der Verfahrensschritt 9 weggelassen werden.
Obgleich sich die Schritte auf Bewegen der Trommel zur Gegenschneide oder davon weg beziehen, soll dies des Weiteren als eine Relativbewegung interpretiert werden, und solch eine Relativbewegung würde auch Bewegen der Trommel zu einer stationären Gegenschneide und davon weg, Bewegen der Gegenschneide zu einer stationären Trommel und davon weg oder Bewegen von sowohl Trommel als auch Gegenschneide aufeinander zu oder voneinander weg mit umfassen.
Die 14 und 15 stellen eine Federanordnung 400 einer alternativen Ausführungsform dar, um die in 3 gezeigte Feder 234 und die Spielbeseitigungsanordnung, die die in den 5 und 6 gezeigte Spielbeseitigungsmutter 288 und Feder 296 enthält, zu ersetzen. Das Stellglied 202 wird in 14 nicht gezeigt, würde aber auf ähnliche Weise wie in den 3–7 und 10 gezeigt an dem Gehäuse 216 befestigt sein. Die Anordnung 400 enthält einen Hohlzylinder 402, der durch eine am Rahmen 106 befestigte Klemme 406 am Rahmen 106 befestigt ist. Der Zylinder 402 weist eine Endwand 408 auf. Der Zylinder 402 erstreckt sich horizontal in eine Grundbohrung 410 (15) eines Gleitblocks 412. Der Zylinder 402 ist an einem Ende in der Grundbohrung 410 offen. Die Schraubenfeder 413 ist in der Bohrung 410 ergriffen und wird gegen eine Endwand 414 der Bohrung und die Endwand 408 des Zylinders verstrebt. Der Gleitblock 412 weist zylindrische Stifte oder Ohren 416, 418 auf, die damit ausgebildet oder daran befestigt sind und sich von einander gegenüberliegenden lateralen Seiten des Gleitblocks 412 erstrecken.
Ein durch Stücke 424a, 424b gebildetes Joch 424 ergreift schwenkbar die Stifte 416, 418. Das Joch 424 kann bezüglich des Gleitblocks 412 schwenken. Das Joch 424 ist an einem L-förmigen Arm 430 befestigt. Der L-förmige Arm 430 ist durch eine Schraube 440 an dem Trommellagergehäuse 216 befestigt. Die Schraube 440 kann durch einen Ansatz ersetzt werden, der des Weiteren das in den 3 und 4 gezeigte Kugelgelenk 220 enthält, um auch das Stellglied 202 in der gleichen Position zu befestigen.
Im Betrieb übt die Schraubenfeder 413 eine Kraft (nach links) auf den Gleitblock 412 aus, der eine elastische Abwärtskraft auf die Schraube 440 und das Gehäuse 216 ausübt. Aufgrund der Geometrie der Federanordnung 400 wird über eine Bewegung des Gehäuses 216 in einem großen Winkelbereich, um die Verbindung 230 schwenkend, eine im Wesentlichen konstante elastische Kraft auf die Schraube 440 und das Gehäuse 216 ausgeübt. Die an die Schraube 440 und das Gehäuse 216 angelegte Kraft ändert sich nur einem kleinen Ausmaß, selbst wenn sich die Komprimierung der Feder 413 in einem größeren Ausmaß ändert.
Die Anordnung 440 beseitigt Spiel im Stellglied und im Kugelgelenk 220, wodurch die Verwendung eines weniger genauen Stellglieds gestattet wird.
Des Weiteren kann jegliche Aufprallbelastung der Trommel durch die Feder statt durch das Stellglied weitgehend gedämpft werden.
Aus dem Vorhergehenden geht hervor, dass zahlreiche Variationen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass bezüglich der hier dargestellten besonderen Vorrichtung keine Einschränkung beabsichtigt ist noch abgeleitet werden soll. Natürlich sollen durch die angehängten Ansprüche alle solchen Modifikationen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen, mit umfasst werden.

Claims

Steuersystem zum Einstellen der Trommel (12) einer Schneidtrommeleinheit (10) mit einer Schneidtrommel (12), einem an mindestens einem Stützeelement (24, 26), das auf dem Boden gestützt wird und daran entlang bewegbar ist, gestützten Rahmen (18), mindestens einem die Schneidtrommel (12) stützenden Gehäuse (216), wobei das Gehäuse (216) bewegbar am Rahmen (18) angebracht ist, einer am Rahmen (18) getragenen Gegenschneide (14), einem Stellglied (202, 204), das einen mit dem Rahmen (18) verbundenen ersten Teil und einen mit dem Gehäuse (216) verbundenen zweiten Teil aufweist, wobei eine Strecke zwischen dem ersten und dem zweiten Teil verstellbar ist, um einen Abstand zwischen der Trommel (12) und der Gegenschneide (14) einzustellen, und einen Antriebsmechanismus enthaltend, der zur Einstellung der Strecke aktiviert wird, gekennzeichnet durch einen präzisen Positionssensor und eine Steuerung (300), wobei der präzise Positionssensor mit der Steuerung signalverbunden ist, wobei die Steuerung mit dem Stellglied signalverbunden ist, um die Strecke auf Grundlage eines Positionssignals vom Sensor genau einzustellen, wobei das Stellglied (202, 204) einen Schrittmotor (266) umfasst und der Sensor einen optischen Kodierer (310) mit einem Lesekopf (314), der mit der Steuerung (300) signalverbunden ist, und einer optischen Scheibe (312), die zum Drehen mit einer Ausgangswelle des Schrittmotors (266) angeordnet ist, umfasst.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus einen Schrittmotor (266) und einen Gewindespindel-(260)- Mechanismus umfasst, der von dem Schrittmotor (266) zum Ausfahren und Einziehen angetrieben wird und mit mindestens einem der ersten und zweiten Teile verbunden ist.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (202, 204) eines von zwei Stellgliedern (202, 204) ist, und bei dem das Gehäuse (216) eines von zwei Gehäusen (216) ist, wobei ein Gehäuse (216) jedes Ende der Trommel (12) stützt, wobei die Gehäuse (216) am Rahmen (18) getragen werden, wobei ein Stellglied (202, 204) an jedem Ende der Trommel (12) angeordnet ist und wobei die Stellglieder (202, 204) jeweils einen mit dem Rahmen (18) verbundenen ersten Teil und einen mit einem jeweiligen der beiden Gehäuse (216) verbundenen zweiten Teil aufweisen, wobei eine Strecke zwischen den ersten und zweiten Teilen einstellbar ist, und einen Antriebsmechanismus enthalten, der zur Einstellung der Strecke aktiviert wird.
Steuersystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Teile in im Wesentlichen vertikaler Ausrichtung an einer Vorderseite des Rahmens (18) angeordnet sind.
Steuersystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Federmechanismus (234, 400), der zwischen dem Gehäuse (216) und dem Rahmen (18) angeordnet ist, um eine Relativbewegung zwischen den ersten und den zweiten Teilen vorzuspannen.
Steuersystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Rahmen (22), den zweiten Rahmen (18), die von dem zweiten Rahmen (18) gestützte Schneidtrommel (12), die neben der Schneidtrommel (12) angeordnete und von dem zweiten Rahmen (18) gestützte Gegenschneide (14), das mindestens eine Stützelement (24, 26), das zum Stützen des ersten Rahmens (22) angeordnet ist, mindestens ein zusätzliches Stellglied (30, 32), das zwischen dem ersten Rahmen (22) und dem zweiten Rahmen (18) verbunden und zum Einstellen der relativen Höhe des zweiten Rahmens (18) bezüglich des ersten Rahmens (22) angeordnet ist, die mit dem zusätzlichen Stellglied (30, 32) signalverbundene Steuerung (300).
Steuersystem nach Anspruch 7, bei dem die Stellglieder (30, 32, 202, 204) jeweils einen Schrittmotor (266) umfassen, der einem Gewindespindelmechanismus wirkzugeordnet ist, der von dem Schrittmotor (266) zum Ausfahren oder Einziehen angetrieben wird.
Steuersystem nach Anspruch 7 oder 8, weiterhin mit Positionssensoren, die mit der Steuerung (300) signalverbunden sind und die genaue Höhe der Trommel (12) bezüglich des mindestens einen Stützelements (24, 26) sowie die Position der Trommel (12) bezüglich der Gegenschneide (14) ermitteln, wobei die Sensoren vorzugsweise optische Kodierer (310) umfassen.
Steuersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9 mit einem Schalldetektor (320), der in unmittelbarer Nähe der Gegenschneide (14) angeordnet ist, um eine Berührung zwischen der Schneidtrommel (12) beim Drehen und der Gegenschneide (14) zu erfassen.
Steuersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Stellglieder (202, 204) von dem Rahmen (18) an einander gegenüberliegenden Enden der Trommel (12) getragen werden und jeweils einen bezüglich des Rahmens (18) festgelegten ersten Teil und einen mit der Trommel (12) wirkverbundenen zweiten Teil sowie einen mit der Steuerung (300) signalverbundenen Antriebsteil aufweisen, wobei die Strecke zwischen den ersten und zweiten Teilen durch Betätigung des Antriebsteils durch die Steuerung (300) zwecks Einstellung der Strecke zwischen der Trommel (12) und der Gegenschneide (14) einstellbar ist.
Steuersystem nach Anspruch 10, bei dem der Antriebsteil einen Schrittmotor (266) umfasst, der einen Antriebsspindelmechanismus (260) antreibt, um den ersten Teil linear von dem zweiten Teil zu verschieben.
Steuersystem nach Anspruch 11, bei dem jedes erste und zweite Stellglied (202, 204) einen Abstandssensor umfasst, der mit der Steuerung (300) signalverbunden ist, wobei die Steuerung (300) den Schrittmotor (266) als Reaktion auf ein Abstandssignal von dem Abstandssensor ansteuert.
Steuersystem nach Anspruch 11 bis 12, bei dem der Antriebsspindelmechanismus eine von dem Schrittmotor (266) gedrehte Gewindespindel (260) und eine mit der Schneidtrommel (12) wirkverbundene Stange (202c) umfasst, wobei die Stange (202c) einen mit der Gewindespindel (260) verschraubten Teil aufweist, wobei eine Drehung der Gewindespindel (260) eine translatorische Bewegung der Stange (202c) bezüglich des Stellglieds (202, 204) verursacht.
Steuersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Trommel (12) zum Schwenken bezüglich des Rahmens (18) montiert ist, wobei ein Schwenkgrad der Trommel (12) von der Strecke zwischen dem ersten und dem zweiten Teil abhängig ist, wobei der Schwenkgrad den Abstand zwischen der Trommel (12) und der Gegenschneide (14) einstellt und/oder bei dem die Trommel (12) durch Trommelgehäuse (216) getragen wird, wobei die Trommelgehäuse (216) am Rahmen (18) schwenkbar sind, und wobei die Stellglieder (202, 204) zwischen dem Rahmen (18) und einem jeweiligen der der Trommelgehäuse (216) verbunden sind.
Steuersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, bei dem der Antriebsteil einen Schrittmotor (266) umfasst, der einen Antriebsspindelmechanismus antreibt, um den ersten Teil linear von dem zweiten Teil zu verschieben; und bei dem der Antriebsspindelmechanismus eine von dem Schrittmotor (266) gedrehte Gewindespindel (260) und eine mit der Schneidtrommel (12) wirkverbundene Stange (202c) umfasst, wobei die Stange (202c) einen mit der Gewindespindel (260) verschraubten Teil aufweist, wobei eine Drehung der Gewindespindel (260) eine translatorische Bewegung der Stange (202c) bezüglich des Stellglieds (202, 204) verursacht, und bei dem das Stellglied (202, 204) eine auf die Gewindespindel (260) geschraubte Spielbeseitigungsmutter (288) und eine Feder (296) umfasst, die vorzugsweise an einem Ende an der Stange (202c) und an einem gegenüberliegenden Ende an der Spielbeseitigungsmutter (288) befestigt ist, wobei die Spielbeseitigungsmutter (288) eine an eine zweite Fläche der Stange (202c) anstoßende erste Fläche aufweist, wobei die Feder (296) die Spielbeseitigungsmutter (288) in Drehung um die Gewindespindel (260) drängt, so dass Gewindespiel zwischen der Stange und der Gewindespindel (260) beseitigt wird, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Fläche konisch geformt und ineinander verschachtelt sind.