DE69033578T2

DE69033578T2 - Grossballenpresse mit Dichteregelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69033578T2
Application number: DE69033578T
Authority: DE
Inventors: Michel H. Mathis
Original assignee: Ford New Holland NV
Current assignee: CNH Industrial Belgium NV
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2010-03-03
Also published as: EP0655190A2; EP0389322B1; US5123338A; DK0655190T3; EP0655190A3; DE69024082D1; DE69033578D1; DE69024082T2; EP0389322A1; FR2643785A1; FR2643785B1; EP0655190B1; CS103690A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rechteckballenpresse für Viehfutter, die mit einer Vorrichtung zur Regelung der Dichte der Ballen versehen ist.
Bei einer Rechteckballenpresse, wie sie beispielsweise in dem Dokument US-A- 4 132 164 gezeigt ist, wird die Zusammenpressung des Viehfutters mit Hilfe eines Hauptkolbens erreicht, der in einem Preßkanal hin- und herbeweglich angetrieben wird.
Viehfutterportionen, die über einen seitlichen Zufuhrkanal beim Rücklauf des Kolbens zugeführt werden, werden dann durch den Kolben zwischen dessen Vorderfläche und dem Teil des Viehfutterballens zusammengedrückt, der sich bereits in dem Preßkanal befindet, und damit als "Wiederlager" dient.
Die auf die Viehfutterportion ausgeübte Kompressionskraft steht in direkter Beziehung zu der Kraft, die für ein Gleiten des Ballens im Inneren des Preßkanals erforderlich ist.
Diese für das Gleiten erforderliche Kraft ist gleich den längsgerichteten Rückhaltekräften, die sich aus der Reibung des Ballens gegenüber den Wänden des Preßkanals ergeben.
Unter den Betriebsbedingungen können die Reibungskräfte und damit die auf den Ballen einwirkenden Rückhaltekräfte jedoch sehr stark veränderlich sein, derart, daß die aufeinanderfolgenden Portionen in ungleichmäßiger Weise komprimiert werden, was zu Fehlern hinsichtlich der Gleichförmigkeit in dem Ballen führt.
Aus dem Dokument US-A-4 168 659 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Regelung der Kompressionskraft und damit die Erzeugung eines gleichförmigeren Ballens ermöglicht.
Die Wände des Preßkanals sind teilweise in Form von schwenkbaren Klappen ausgebildet, die mit einer veränderlichen Querkraft an die Außenflächen des Viehfutterballens angepreßt werden, um eine veränderbare längsgerichtete Rückhaltekraft zu erzeugen und damit die Kompressionskraft zu beeinflussen.
Die auf den Kolben wirkende Kraft gleicht die für das Gleiten des Ballens in dem Preßkanal erforderliche Kraft aus, die von der von den Klappen ausgeübten Querkraft und dem Reibungskoeffizienten abhängt, der die Querkraft in eine längsgerichtete Kraft umwandelt.
Weiterhin entsteht eine dynamische Kraft, die durch die Beschleunigung der Viehfuttermasse hervorgerufen wird, die sich in dem Kanal befindet.
Da die Hauptaufgabe bei einer Viehfutterpresse darin besteht, eine optimale Kompression des Produktes zu erzielen, damit die Kompression des Viehfutters unter Bedingungen erfolgt, die zu Beginn der Arbeit von dem Benutzer festgelegt werden, ist es erforderlich, eine gleichförmige Dichte und damit eine gleichförmige Kraftausübung auf den Kolben zu erzielen.
Unter den Anwendungsbedingungen der Maschine ergeben sich viele Faktoren, die den Reibungskoeffizienten beeinflussen (Feuchtigkeit, Art des Produktes...), und an der gleichen Arbeitsstelle können die von dem Kolben erzeugten Kräfte sehr stark veränderlich sein.
Bei dem Dokument US-A-4 168 659 werden die schwenkbaren Platten durch Hydraulikzylinder bewegt, und die Pleuelstangen- und Kurbelwellenanordnung des Hauptkolbens weist eine exzentrische Anordnung auf, die mit einer Hydraulik-Kolben- und Zylindereinheit zusammenwirkt, die dazu bestimmt ist, einerseits unter Druck stehendes Strömungsmittel an die Zylinder zu liefern, und andererseits einen Steuerdruck für ein Regelventil zu liefern, wobei dieser Steuerdruck eine Abhängigkeit von der Kompressionskraft aufweist, die von dem Hauptkolben ausgeübt wird.
Eine derartige Anordnung weist mehrere Nachteile auf:
- zunächst ist das System, wenn die Kompressionskraft sehr gering ist, nicht in der Lage, unmittelbar zu reagieren, und der Druckanstieg in dem Zylinder der Klappe erfordert ein oder mehrere Hin- und Herbewegungen des Kolbens, während deren die aufeinanderfolgenden Portionen unzureichend komprimiert werden,
- weiterhin kann im Fall einer schlechten Regelung des Regelventils die Kammer des Zylinders gegebenenfalls übermäßig entlastet werden,
- schließlich weist das System aufgrund der Doppelfunktion der Hydraulik- Zylinder-Kolbenanordnung, die mit der exzentrischen Lagerung der Pleuelstange des Hauptkolbens verbunden ist und einerseits als Quelle für unter Druck stehendes Strömungsmittel und andererseits als Druckdetektor wirkt, eine erhebliche Hysterese auf, die zu relativ langen Ansprechzeiten führt. Weiterhin kann die tatsächlich durch den Hauptkolben ausgeübte Kompressionskraft häufig den gewünschten Schwellenwert überschreiten, bevor der Schieber des Regelventils sich zur Entlastung des Zylinders bewegt.
Die EP-A-0 223 350 bezieht sich auf eine Ballenpresse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Dieses Dokument stellt den nächstkommenden Stand der Technik für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar, die sich von diesem durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 unterscheidet.
Die Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei einem Lesen der nachfolgenden Beschreibung klar erkennbar, wobei sich diese Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in denen:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer Ballenpresse und einer dieser zugeordneten Hydraulikschaltung zur Regelung der Dichte ist,
Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit einer elektronischen Steuerung zeigt,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltung der Ausführungsform nach Fig. 2 ist.
In der Gesamtdarstellung nach Fig. 1 ist ein Preßkanal 10 einer Ballenpresse dargestellt, deren andere Elemente fortgelassen sind, um die Figur zu vereinfachen, und hinsichtlich einer vollständigeren Beschreibung wird vorteilhaft auf das Dokument US-A-4 132 164 verwiesen.
Ein Hauptkolben 12 ist hin- und herbeweglich in dem Preßkanal verschiebbar, um in diesem aufeinanderfolgende Viehfutterportionen 13, die über einen seitlichen Kanal 14 eingeführt werden, zu verdichten und fortschreitend in dem Kanal 10 einen Rechteckballen 16 zu bilden.
Bei jeder Vorwärtsbewegung übt der Kolben 12 auf den Ballen eine Kompressionskraft F aus, die in Abhängigkeit von dem Widerstand, den der Ballen durch die Reibung entlang der Wände des Kanals 10 erfährt, mehr oder weniger groß ist.
Um diesen Widerstand zu ändern und damit die Kompressionskraft zu regeln, weisen die Wände des Kanals zumindest eine gelenkig befestigte Klappe 18 auf, die durch einen Zylinder 20 derart angetrieben wird, daß zumindest auf einen Außenbereich des Ballens 16 eine Querkraft T ausgeübt wird, die aufgrund des Reibungskoeffizienten in eine längsgerichtete Reibungskraft R gegen die Vorwärtsbewegung des Ballens 16 umgewandelt wird.
Die Kammer 22 des Zylinders 20 ist mit einem Hydraulikkreis verbunden, der in folgender Weise gebildet ist:
eine Pumpe 23 entnimmt Hydraulikflüssigkeit aus einem Niederdruck- Vorratsbehälter 26, um diese Flüssigkeit in eine Hochdruckleitung 28 zu drücken, die mit der Kammer des Zylinders 22 verbunden ist,
zwischen der Förderseite der Pumpe 24 und dem Zylinder sind zwei Abzweigleitungen 30, 32 vorgesehen,
die erste Abzweigleitung 20 durchläuft einen Druckbegrenzer 34 bekannter Art, der vorzugsweise regelbar ist und dazu bestimmt ist, in der Hochdruckleitung 28 einen Hydraulikflüssigkeitsdruck aufrechtzuerhalten, der zumindestens gleich einem vorgegebenen Wert ist, wobei diese Leitung 30 dann in den Vorratsbehälter 26 mündet,
die zweite Abzweigleitung durchläuft einen Druckregler 36 mit zwei Wegen und zwei Stellungen, der elastisch in eine Schließstellung vorgespannt ist, in der der Regler 36 geschlossen ist, und der durch einen Betätigungsknopf 28 in eine Öffnungsstellung bringbar ist, wobei diese Abzweigleitung 32 dann ebenfalls in den Vorratsbehälter 26 mündet.
Der Betätigungsknopf 38 wird durch eine Steuereinheit 40 gesteuert, die ihrerseits betriebsmäßig mit einem Detektor 32 für die Kompressionskraft verbunden ist, der indirekt auf der Kraftübertragungseinheit 44 des Kolbens 12 angeordnet ist, wobei diese Kraftübertragungseinheit 44 in dem dargestellten Beispiel eine Getriebe motorgruppe 46 mit einer querverlaufenden Achse XX, die eine Kurbel 48 antreibt, und eine Pleuelstange 50 umfaßt, die zwischen dem Ende der Kurbel und einem in der Mitte liegenden Punkt des Kolbens 12 befestigt ist.
Der Regler 36 ist an einer bezüglich der Maschine stationären Stelle angeordnet. Der Betätigungsknopf 38 des Reglers 36 umfaßt einen Elektromagneten 39, der aus einer elektrischen Stromquelle 62, beispielsweise aus der Batterie eines Zugfahrzeuges, über einen elektrischen Kreis gespeist wird, der einen Schalterkreis 78 aufweist.
Der Kraftdetektor 72 ist durch eine Gruppe von Dehnungsmeßfühlern gebildet, die an einem Reaktionsarm 68 befestigt sind, der zwischen dem Rahmen 70 der Maschine und der Getriebemotor 46 für den Antrieb der Kurbel 48 der Kraftantriebseinheit eingefügt ist.
Wie dies verständlich ist, werden die von dem Kolben 12 auf das Viehfutter aufgebrachten Kompressionskräfte F in Reaktionskräfte -F umgesetzt, die auf die Getriebemotorgruppe 46 übertragen werden. Der Reaktionsarm oder Zugstab 68 erstreckt sich allgemein entlang der Achse des Preßkanals 10, um die Reaktionskräfte aufzunehmen, die direkt als Funktion der Kompressionskraft auftreten.
Die Dehnungsmeßfühler sind mit einer elektronischen Steuereinheit 72 (die der Steuereinheit 40 nach Fig. 1. entspricht) verbunden, die das von den Dehnungsmeßfühlern empfangene Signal verarbeitet und es mit einem Bezugsschwellenwert S vergleicht, der eine maximal gewünschte Kompressionskraft darstellt.
Die Steuereinheit 72 ist mit dem Elektromagneten 39 verbunden und löst die Speisung (oder die Unterbrechung der Speisung) des Elektromagneten auf, wenn der Schwellenwert überschritten wird, während sie die Speisung unterbricht (oder ausbildet), wenn das Signal unterhalb des Schwellenwertes S bleibt.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer derartigen Steuereinheit 72 dargestellt.
Die Dehnungsmeßfühler, die in Brücke geschaltet sind, sind mit einer Signalaufbereitungs- und Verstärkerschaltung 74 verbunden, die ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Spannung eine Funktion der Zugkraft ist, die auf den Zugstab 68 ausgeübt wird.
Das Ausgangssignal der Signalaufbereitungs- und Verstärkerschaltung 74 wird einem Eingang 75 einer Vergleicherschaltung 76 zugeführt, dessen anderer Eingang 77 ein Schwellenwertsignal S mit regelbarer Spannung empfängt.
Die Vergleicherschaltung 76 liefert am Ausgang ein Signal, das eine vorgegebene Spannung aufweist, wenn das an den Vergleicher angelegte Signal das Schwellenwertsignal S übersteigt, und das eine Spannung von 0 aufweist, wenn das an den Vergleicher angelegte Signal kleiner als das Schwellenwertsignal S ist.
Dieses Ausgangssignal des Vergleichers 76 wird dem Schalterkreis 78 zwischen der Stromquelle 62 und dem Elektromagneten zugeführt, um die Speisung oder die Unterbrechung der Speisung des Elektromagneten in Abhängigkeit von dem Signal hervorzurufen, das an den Eingang des Schalterkreises 78 angelegt ist.
Auf diese Weise steuert die Vergleicherschaltung 76 bei Abgabe eines Signals mit vorgegebener Spannung durch die Verschiebung des Betätigungsknopfes 38 die Bewegung des Reglers 36 in den offenen Zustand an. Die Hochdruckleitung 28 und damit die Kammer 22 des Zylinders werden dann mit dem Vorratsbehälter 26 in Verbindung gebracht, wodurch der Druck in der Kammer 22 des Zylinders und entsprechend die Querkraft T, die von der Klappe 18 ausgeübt wird und die in Längsrichtung gerichtete Widerstandskraft R, die von dieser Klappe auf den Ballen 16 ausgeübt wird, verringert wird. Die Kompressionskraft F wird somit verringert, bis die Vergleicherschaltung 76 ein Signal mit der Spannung 0 liefert und der Regler 36 seinen Schließzustand wieder einnimmt.
Es ist somit zu erkennen, daß der Zylinder 20 dauernd mit einem durch den Begrenzer 34 festgelegten Druck gespeist wird und damit auf den Ballen 16 eine dauernde Querkraft T mit konstantem Wert ausübt. Lediglich wenn die Vergleicherschaltung 76 ein Signal mit vorgegebener Spannung nach einem Überschreiten eines Schwellenwertes der Kompressionskraft F liefert, wird die Kammer 22 des Zylinders entlastet, um die Querkraft T solange zu verringern, bis die Kompressionskraft F unter den Schwellenwert verringert ist.
Der Schalterkreis 78 kann entweder vom Arbeitskontakttyp oder vom Ruhekontakttyp sein.
Im ersten Fall ist der Schalterkreis 78 geöffnet, wenn die Vergleicherschaltung 76 ein Signal mit der Spannung 0 liefert, so daß der Elektromagnet 39 nicht gespeist wird und der Regler 36 geschlossen bleibt, so daß die Kammer 22 des Kolbens mit dem maximalen Druck gespeist wird. Wenn im Gegensatz hierzu die Vergleicherschaltung 76 ein Signal mit einer vorgegebenen Spannung liefert, so wird der Schalterkreis 78 geschlossen und der Elektromagnet 39 wird gespeist, was das Öffnen des Reglers 36 und den Druckabfall in dem Zylinder 20 hervorruft.
Im zweiten Fall ist der Schalterkreis 78 geschlossen, wenn die Vergleicherschaltung 76 ein Signal mit der Spannung von 0 liefert, so daß der Elektromagnet 39 gespeist wird und den Regler 36 im geschlossenen Zustand hält, wobei dieser Regler zu diesem Zweck invertiert ist, so daß die Kammer des Kolbens 22 mit dem maximalen Druck gespeist wird. Wenn andererseits die Vergleicherschaltung 76 ein Signal mit vorgegebener Spannung liefert, so öffnet sich der Schalterkreis 78 und der Elektromagnet 39 wird nicht mehr gespeist, wodurch das Öffnen des Reglers und das Absinken des Druckes in dem Zylinder 20 hervorgerufen wird.
Die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß alle Bestandteile des Steuersystems für die Dichte der Ballen bezüglich der Maschine stationär sind.

Claims

1. Rechteckballenpresse für Viehfutter, mit:

- einem Maschinenrahmen (70),

einem Preßkanal (10), in den aufeinanderfolgende Viehfutter-Portionen (13) eingeführt werden, wobei der Preßkanal (10) durch Wände umgrenzt ist, die zumindest eine gelenkig befestigte Klappe (18) aufweisen,

einem Hauptkolben (12), der hin- und herbeweglich in dem Preßkanal (10) angetrieben wird, um diese Viehfutter-Portionen (13) Vorwärtszubewegen, wobei die Klappe (18) einen einstellbaren Widerstand gegen eine Vorwärtsbewegung dieser Viehfutter-Portionen (13) ausüben kann, wodurch einerseits der Kolben (12) diese Viehfutter-Portionen (13) komprimiert, um daraus Ballen zu bilden, und andererseits die Klappe (18) die Dichte der Ballen steuert,

einer Kraftübertragungseinheit (44), die eine Getriebemotoreinheit (46) aufweist und zum Antrieb des Kolbens (12) für eine Hin- und Herbewegung bestimmt ist, wobei die Getriebemotoreinheit (46) während der Kompressionshübe des Kolbens (12) Reaktionskräften ausgesetzt ist, die proportional zu den von dem Kolben (12) auf die Viehfutter-Portionen (13) in dem Preßkanal ausgeübten Kompressionskräften ist,

einer Detektorvorrichtung (42) für die von dem Kolben (12) auf die Viehfutter- Portionen (13) in dem Preßkanal (10) während der Kompressionshübe dieses Kolbens (12) ausgeübten Kompressionskräfte, wobei die Detektorvorrichtung (12) zur Lieferung eines diese Kompressionskräfte darstellenden Signals bestimmt ist,

Hydraulikeinrichtungen (20, 24, 34, 36), die zur automatischen Regelung der Position der Klappe (18) in Abhängigkeit von dem genannten Signal bestimmt sind, um die Dichte der Ballen zu steuern,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Reaktionsarm, der in Form eines Zugstabes (68) ausgebildet ist, zwischen dem Maschinenrahmen (70) und der Getriebemotoreinheit (46) derart angeordnet ist, daß er die Reaktionskräfte aufnimmt, denen die Getriebemotoreinheit (46) ausgesetzt ist, und

die Detektorvorrichtung (42) für die Kompressionskräfte durch Dehnungsmeßfühler gebildet ist, die mit dem Reaktionsarm (68) derart verbunden sind, daß sie die in dem Zugstab (68) durch die Reaktionskräfte hervorgerufenen Reaktionen erfassen und die Ableitung des die Kompressionskräfte darstellenden Signals hieraus ermöglichen.

2. Ballenpresse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zugstab (68) allgemein entlang der Achse des Preßkanals (10) erstreckt.

3. Ballenpresse nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine elektronische Steuereinheit (40/72) zwischen den Dehnungsmeßfühlern (42) und den Hydraulikeinrichtungen (20, 24, 34, 36) vorgesehen und zur Steuerung der Hydraulikeinrichtungen (20, 24, 34, 36) in Abhängigkeit von den in dem Zugstab (68) hervorgerufenen Reaktionen bestimmt ist, und

daß die Dehnungsmeßfühler (42) in Brücke geschaltet und an dem Zugstab (68) befestigt sind, wobei die Dehnungsmeßfühler (42) mit einer Signalaufbereitungs- und Verstärkerschaltung (74) verbunden sind, die einen Teil der elektronischen Steuereinheit (40/72) bildet, und wobei die Schaltung (74) ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Spannung eine Funktion der Reaktionskraft ist, der der Zugstab (68) ausgesetzt wird.

4. Ballenpresse nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische. Steuereinheit (40/72) eine Vergleicherschaltung (76) aufweist, in der das von der Aufbereitungs- und Verstärkerschaltung (74) empfangene Signal mit einem Bezugs-Schwellenwert (S) verglichen wird, der eine maximal gewünschte Kompressionskraft des Kolbens (12) darstellt, wobei die Vergleicherschaltung (76) am Ausgang ein Signal liefert, das eine vorgegebene Spannung aufweist, wenn das der Vergleicherschaltung (76) zugeführte Signal das Schwellenwertsignal (S) übersteigt, oder das eine Spannung von 0 hat, wenn das der Vergleicherschaltung zugeführte Signal unter dem Schwellenwertsignal (S) liegt.

5. Ballenpresse nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellenwertsignal (S) eine einstellbare Spannung aufweist.

6. Ballenpresse nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Hydraulikeinrichtungen (20, 24, 34, 36) einen Hydraulikzylinder (20) aufweisen, der mit der Klappe (18) derart verbunden ist, daß die Klappe (18) eine Querkraft auf zumindest einen Außenbereich des in dem Preßkanal (10) in Bildung befindlichen Ballens (16) ausübt, wenn der Hydraulikzylinder mit Strömungsmittel gespeist wird, und

die elektronische Steuereinheit (40/72) einen Schalterkreis (78) zwischen einer Stromquelle (62) und den Hydraulikeinrichtungen (20, 24, 34, 36) aufweist, wobei der Schalterkreis (78) so angeordnet ist, daß er das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung (76) empfängt und die Hydraulikeinrichtungen (20, 24, 34, 36) derart steuert, daß wenn die Vergleicherschaltung (76) ein Signal mit der Spannung 0 liefert, der Hydraulikzylinder (20) gespeist wird, während, wenn die Vergleicherschaltung (76) ein Signal mit einer vorgegebenen Spannung liefert, der Hydraulikzylinder (20) entlastet wird.