DE69215852T2 - Vorrichtung zur Messung der Kraft an der Schnur zur Verwendung in einer Ballenpresse - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Zugkraft, die in einem Strang eines flexiblen Bindematerials auftritt, während es um einen Ballen aus Erntegut, wie z.B. Heu oder Stroh gewickelt und geknüpft wird.
• Die Ausdrücke "vorwärts", "rückwärts", "links" und "rechts" sind bei ihrer Verwendung in Verbindung mit der Ballenpresse und/oder Bauteilen hiervon unter Bezugnahme auf die und bei Betrachtung in der Betriebsbewegungsrichtung der Ballenpresse in dem Feld bestimmt. Die vorderen und hinteren Enden der Ballen werden unter Bezugnahme auf deren Bewegungsrichtung in der Ballenkammer bestimmt. Weil ein Ballen während seiner Bildung in Rückwärtsrichtung der Maschine durch die Balllenkammer hindurchbewegt wird, sind die vorderen Enden der Ballen in Rückwärtsrichtung der Maschine gerichtet.
• Bei einer üblichen Rechteckballenpresse, wie sie beispielsweise in der US-A-3 416 824 beschrieben ist, wird Heu, Stroh oder ähnliches Erntematerial, das vorher gemäht und zu einem Schwad zusammengeführt wurde, durch eine Aufnehmereinheit von Boden aufgenommen und in aufeinanderfolgenden Packungen oder Ladungen in eine langgestreckte Ballenkammer eingespeist, und zwar in zeitlich synchronisierter Folge mit einem sich hin- und herbewegenden Preßkolben. Der Preßkolben komprimiert das Material zu Ballen und bewegt gleichzeitig graduell die Ballen in Richtung auf das Auslaßende der Ballenkammer vorwärts. Wenn die Ballen eine vorgegebene Länge erreichen, die durch eine Meßeinrichtung bestimmt wird, wird eine Knüpfereinrichtung betätigt, die eine Schnur, Bindegarn oder ein anderes flexibles Bindematerial um den Ballen wickelt und die Enden des Bindematerials aneinander befestigt.
• Bei einer typischen Ballenpresse weist das Knüpfergerät üblicherweise zwei oder mehrere Knüpfer auf und ist auf der Ballenkammer oberhalb eines darin ausgebildeten Schlitzes befestigt, wobei jeder Knüpfer einen Bindematerial-Halter aufweist, von dem aus sich das Bindematerial erstreckt, um einen Ballen zu umgeben. Während des Ballenformungsvorganges wird ein vorderer Strang des Bindematerials von dem Bindematerial-Halter gehalten und erstreckt sich in Vorwärtsrichtung über ein Knotenknüpfungselement, das in der Technik als Knüpferhaken bekannt ist, sowie über ein Bindematerial-Führungselement und dann vor den gerade geformten Ballen. Das Bindematerial-Führungselement haltert den Strang derart, daß er nicht mit zu großer Kraft gegen den Knüpferhaken anliegt. Eine Knüpfernadel wird bei der Vervollständigung der Usmchlingung des Bindematerials um den Ballen herum verwendet, und wenn die Knüpfernadel vorwärts bewegt wird, so legt sie einen hinteren Strang über das Bindematerial- Führungselement, den Knüpferhaken und den Bindematerial-Halter. Um die Bildung eines Knotens durch den Knüpferhaken in den vorderen und hinteren Strängen des Bindematerials einzuleiten, erfaßt ein Bindegarn-Finger die Stränge und positioniert sie zwangsweise gegen einen hinteren Absatz des Knüpferhakens.
• Nach der Beendigung der Betriebsweise des Knüpfer kehrt der Bindematerial-Finger in seine Ausgangsstellung zurück. Der geknüpfte Knoten wird mechanisch von dem Knüpferhaken abgestreift, indem das Bindematerial-Führungselement über diesen bewegt wird. Dieses Führungselement weist normalerweise ein Messer auf, das betätigbar ist, um das Bindematerial von dem Bindematerial-Vorrat abzuschneiden, so daß der geknüpfte Ballen in sich abgeschlossen ist. Schließlich wird die Entfernung des fertigen Ballens aus der Ballenkammer durch den Beginn der Bildung eines neuen Ballens vor dem fertigen Ballen bewwirkt, wodurch der letztere in Rückwärtsrichtung aus der Ballenpresse herausgedrückt wird.
• Die heutigen Ballenpressen sollen hohe Anforderungen sowohl hinsichtlich der Kapazität der Ballenpresse als auch der Dichte der Ballen und der Betriebszuverlässigkeit erfüllen. Unter bestimmten schwierigen Betriebsbedingungen, beispielsweise wenn feuchtes Silofutter mit einer erheblichen Dichte zu Ballen gepreßt wird, kann der Knüpfvorgang intermittierend versagen. Ein Versagen tritt entweder aufgrund eines Bruches oder eines Reißens des Bindematerials oder aufgrund der Tatsache auf, daß das Bindematerial aus dem Knüpfermechanismus herausgezogen wird. Beide Arten von Versagen treten üblicherweise innerhalb weniger Preßkolben-Hübe nach einem Knüpferzyklus auf. Während dieses Intervalls tritt in dem vorderen Strang des Bindematerials der größte Widerstand gegenüber einem Gleiten zwischen einem fertigen Ballen und einem neuen, gerade in Formung befindlichen Ballen auf, während diese beiden Ballen in der Ballenkammer in Richtung auf die Austrittsöffnung gedrückt werden. Weiterhin ist in dieser Stufe der Ballenformung lediglich sehr wenig Erntematerial zwischen dem Preßkolben und dem Bindematerialstrang an dem vorderen Ende des gerade gebildeten Ballens vorhanden, was bedeutet, daß die hohen Beschleunigungskräfte des Preßkolbens während seines Kompressionshubes nicht durch das Erntematerial abgepuffert werden, sondern fast vollständig auf das Bindematerial übertragen werden, das daher sehr hohen Zugkräften ausgesetzt ist, die in manchen Fällen in der bereits erwähnten Weise dazu führen, daß das Bindematerial aus dem Bindematerial-Halter herausgezogen wird oder daß das Bindematerial in der Nähe entweder des Bindematerial-Halters oder des Bindematerial-Führungselementes bricht oder reißt. Es wurde festge stellt, daß diese Bereiche die Bereiche sind, die sehr kritisch für den Bindematerialbruch oder dessen Reißen sind, weil das Bindematerial in diesen Bereichen gelegentlich dadurch beschädigt werden kann, daß das Bindematerial in dem Bindematerialhalter eingeklemmt oder um das Bindegarn-Führungselement herumgezogen wird, wodurch die Zugkraft des Bindematerials unter einen Wert verringert werden kann, der erforderlich, um den darin während der Formung des Ballens auftretenden Zugkräften zu wiederstehen.
• In heutigen großen Rechteckballenpressen werden Ballen üblicherweise mit einem synthetischen Bindegarn umwickelt, das aus Polypropylen hergestellt ist und eine spezifische Länge zwischen 130 und 150 m/kg mit einer entsprechenden Zugfestigkeit zwischen 2900 N bzw. 2500 N aufweist. Wenn Bindegarn mit einer spezifischen Länge unterhalb von 130 m/kg verwendet wird, das damit eine größere Zugfestigkeit aufweist, so könnte hierdurch theoretisch das Auftreten eines Reißens von Bindegarn verringert werden. Ein derartiges Bindegarn ist jedoch derzeit auf den Gebiet landwirtschaftlicher Anwendungen nicht erhältlich, und selbst wenn dieses Material erhältlich sein würde, so würde sich dessen Verwendung nicht empfehlen, weil dies erfordern würde, daß alle Bauteile eines Knüpfermechanismus vollständig neu konstruiert und bemessen werden müßten, was eine sehr umfangreiche und kostspielige Aufgabe darstellen würde, wenn man die Kompliziertheit eines Knüpfermechanismus berücksichtigt.
• Um die bei dem Reißen von Bindematerial auftretenden Probleme zumindestens zu lindern, schlägt die in der DD-A-208 748 beschriebene Anordnung vor, daß der Fahrer zu Beginn eines Knüpferzuklus eine Information erhält, wenn ein Bindematerial- Ausfall aufgetreten ist, so daß der Betrieb der Ballenpresse gestoppt werden kann, bevor der Ballen ausgewworfen wird. Im Normalbetrieb wird ein Sensorarm, der in der Bewegungsbahn des Bindematerials angeordnet ist und mit diesem entsprechend in Eingriff steht, elastisch in einer Position von einem elektrischen Schalter entfernt gehalten. wenn das Bindematerial reißt, so wird der Sensorarm freigegeben und der elektrische Schalter wird betätigt, wodurch der Fahrer alamiert wird, daß das Bindematerial gerissen ist. Obwohl dann Abhilfemaßnahmen getroffen werden können, während sich der aufgerissene Ballen noch in der Ballenkammer befindet, ist dennoch zu erkennen, daß der vorstehend beschriebene Vorgang unvermeidbar zu einer Ausfallzeit der Maschine führt, die nicht hinnehmbar ist.
• Ein weiteres System zur Anzeige einer Fehlfunktion eines Knüpfermechanismus vor dem Auswerfen des Ballens ist in der EP-A-0 286 900 beschrieben. Hierbei ist jeder Knüpfer mit einem Durchhang-Aufnahmearm versehen, dessen obere und untere Positionen durch zwei Sensoren festgestellt werden können. Während des Normalbetriebs müssen sich alle Durchhang-Aufnahmearme in der oberen Stellung unmittelbar nach der Bildung eines ersten Knotens und in der unteren Position nach einer vorgegebenen Anzahl von Ladungen befinden. Wenn einer der Aufnahmearme sich an einer falschen Stelle an einer dieser beiden Prüfzeiten befindet, beispielsweise weil das Bindematerial festgeklemmt ist und/oder gerissen ist, so wird dem Fahrer eine Mitteilung über diesen Zustand geliefert, der dann die losen oder verklemmten Bindematerialenden in Ordnung bringen kann, bevor die Ballenpreßvorgänge fortgesetzt werden. Diese Vorgänge bedingen in gleicher Weise eine erhebliche Ausfallzeit. Dieses System weist weiterhin keine dauernde Überwachung des Bindegarnzustandes auf, so daß Fehler, die nach der ersten vorgegebenen Anzahl von Ladungen oder Packungen eingeführt werden, auftreten, ohne daß dies bemerkt wird.
• Gemäß der EP-A-0 223 351 kann eine Ballenpresse mit Einrichtungen zur Änderung der Querschnittsfläche der Ballenkammer versehen sein, um die Dichte des von dem Preßkolben verdichteten Ernteguts zu steuern. Die tatsächliche Erntegut-Dichte wird aus der Größe des Signals von Lastzellen auf den Pleuelstangen des Preßkolbenantriebes abgeleitet. Es sind Einrichtungen vorgesehen, die eine übermäßige Verdichtung des Materials in der Ballenkammer verhindern, wenn geringere Mengen an Erntematerial in diese geladen werden. Die Menge an in die Ballenkammer eingeführtem Material wird aus der Zeit berechnet, die abläuft, bevor das Lastzellensignal unter einen vorgegebenen prozentualen Wert der Spitzenwerte absinkt. In diesem Dokument findet sich keinerlei Hinweis auf das Auftreten von Knüpfer- oder Bindegarn-Fehlern und Einrichtungen zur Beseitigung derartiger Fehler.
• Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile, die sich aus dem Reißen des Bindematerials ergeben, dadurch zu beseitigen, daß festgestellt wird, wann eine Wahrscheinlichkeit eines Reißens des Bindematerials auftritt und daß verhindert wird, daß dieses Reißen auftritt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rechteckballenpresse geschaffen, die folgende Teile aufweist:
• - eine Ballenkammer, in die aufeinanderfolgende Ladungen von Erntematerial eingeführt werden und die zumindestens einen Wandabschnitt aufweist, der allgemein seitlich hiervon beweglich ist, um die Querschnittsfläche der Ballenkammer zu verändern,
• - Preßkolbeneinrichtungen, die für eine Hin- und Herbewegung in der Ballenkammer angeordnet sind, um auf diese Weise die Ladungen zu verdichten, während die verdichteten Ladungen in Richtung auf eine Austrittsöffnung in der Ballenkammer vorwärtsbewegt werden,
• - eine Steuereinrichtung, die betreibbar ist, um die Dichte des durch die Preßkolbeneinrichtung verdichteten Erntematerials zu steuern,
• - eine Knüpfereinrichtung zum Knüpfen eines flexiblen Bindematerials, wie z.B. Bindegarn, in einer formstäbilisierenden Weise um aufeinanderfolgende Abschnitte des verdichteten Ernetmaterials, während diese Abschnitte in der Ballenkammer vorwärtsbewegt werden, um Ballen zu bilden, deren Dichte zumindest teilweise durch die Abmessungen der veränderlichen Querschnittsfläche bestimmt ist, und
• - eine Sensoreinrichtung, die einen Teil des flexiblen Bindematerial überwacht,
• wobei die Ballenpresse dadurch gekennzeichnet ist, daß die Sensoreinrichtung die in dem Bindematerial während der Ballenformung auftretenden Zugkräfte feststellt und diese Zugkräfte darstellende Signale erzeugt, und
• die Signale an die Steuereinrichtung übertragen werden, um die Ballendichte in Abhängigkeit hiervon anzupassen, und um auf diese Weise die in dem Bindematerial auftretenden Zugkräfte zu ändern.
• Die Sensoreinrichtung umfaßt vorzugsweise einen stabförmigen langgestreckten Körper, der in der Bewegungsbahn eines vorderen Stranges des Bindegarns angeordnet ist, das sich von einem Bindegarn-Halter in Richtung auf einen Knüpferhaken erstreckt, wobei die Zugkräfte in diesem Strang teilweise auf den Sensor übertragen werden. Dehnungsmesser, die an dem Sensor-Körper befestigt sind, stellen Auslekungen des Sensors fest, die die auf diesen ausgeübte Last darstellen, und sie erzeugen hierzu proportionale Signale. Diese Signale werden von einem Mikroprozessor verarbeitet, um die erforderlichen Schritte zu treffen, um die auf das Bindegarn ausgeeübte Zugkraft zu verringern, wenn dies als erforderlich festgestellt wurde.
• Eine Rechteckballenpresse gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr ausführlicher in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Rechteckballenpresse mit einer Knüpferstation auf der Oberseite der Ballenkammer zeigt,
• Figur 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Knüpferstation ist, die eine Sensoreinrichtung einschließt, und
• Figur 3 eine weggebrochen dargestellte Ansicht eines Knüpfers ist, wobei bestimmte Teile fortgelassen sind und die Ansicht entlang des Pfeils V in Figur 2 verläuft.
• Gemäß Figur 1 weist die Ballenpresse einen allgemein üblichen Aufbau insoweit auf, als sie einen Hauptrahmen 1 aufweist, der mit zwei Bodenrädern 2 und einer Zugstange 3 versehen ist, die zur Befestigung an einem (nicht gezeigten) Traktor ausgebildet ist. Ein Aufnehmermechanismus 4 nimmt Erntematerial vom Boden auf und liefert es an eine Zuführungskammer 5, von der aus das Erntematerial einer Ballenkammer oder Preßkammer 6 zugeführt wird, in der ein Ballen aus Erntematerial geformt wird. Ein Preßkolben 7 ist in der Ballenkammer 6 hin- und herbeweglich, um auf Erntematerialpackungen einzuwirken, die von der Zuführungskammer 5 in die Ballenkammer 6 überführt werden, und um diese Packungen zu einem Ballen zusammenzupressen, der während seiner Bildung fortschreitend entlang der Ballenkammer 6 von links nach rechts gemäß Fig. 1 bewegt wird. Ein fertiger Ballen wird an einer Knüpferstation 8 mit Bindegarn oder dergleichen gebunden und in Rückwärtsrichtung aus der Maschine ausgeworfen.
• Die Ballenkammer 6 weist einen vorderen Abschnitt 10 mit festen Abmessungen und einen hinteren Abschnitt 12 auf, dessen Abmessungen mit Hilfe von beweglichen oberen und seitlichen Schienen 14 verändert werden können. Ein Zugkraft-Einstellmechanismus 16 ist vorgesehen, um die Schienen 14 zu bewegen, um auf diese Weise die Querschnittsfläche des Bereiches 18 der Ballenkammer 6 zu ändern und damit die Dichte der erzeugten Ballen zu steuern. Der Zugkrafteinstellmechanismus 16 schließt eine Hydraulikzylindereinheit 20 zum Bewegen der beweglichen Schienen 14 sowie ein stromgesteuertes Druckventil 22 zur Steuerung der Hydraulikzylindereinheit 20 ein. Eine Steuerschaltung 24 auf der Grundlage eines Mikroprozessors steuert den Betrieb der Ballenpresse und liefert ein impulsbreitenmoduliertes Signal über die Leitung 26, um das Ventil 22 zu steuern. Ein Steuer- und Anzeige-Bedienfeld 28 für den Fahrer ist so vorgesehen, daß der Fahrer Anzeigen der Betriebsbedingungen in verschiedenen Teilen der Ballenpresse beobachten und manuell Steuerdaten eingeben kann, die beispielsweise auf die Ballendichte bezogen sind. Die Konstruktion der Ballenkammer 6 und die Betriebsweise der Steuerschaltung 24, wie sie schematisch in Fig. 1 gezeigt sind, sind jeweils ausführlicher in der EP-B-0 152 970 bzw. EP-B-0 223 351 beschrieben, auf die Bezug genommen wird.
• Wie aus einer spezielleren Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, weist die Knüpferstation 8 eine Mehrzahl von Knüpfern auf, die in Querrichtung mit Abstand voneinander auf der Oberseite der Ballemkammer 6 angeordnet sind und die alle in der folgenden identischen Weise arbeiten. Das Anordnen eines Stranges von Bindegarn um einen Ballen beginnt üblicheweise mit dem Festklemmen eines vorderen Endes des Stranges 30 in einem Bindegarnhalter 32, von dem aus sich der Strang nach unten hin über einen Knüpferhaken 33 und ein Bindegarn-Führungselement 34 durch die Ballenkammer 6 erstreckt. Wenn das Ernetmaterial verdichtet und fortschreitend in Richtung auf das Auslaßende der Ballenkammer 6 bewegt wird, so wird das Bindegarn mitgenommen, so daß es sich entlang der Oberseite des Ballens, an dessen vorderem Ende entlang nach unten und unter die untere Oberfläche des Ballens erstreckt. Von dort aus erstreckt sich das Bindegarn durch eine Öse in dem vorderen Ende einer gekrümmten Nadel 35, die einen Teil einer schwenkbaren Nadelbaugruppe 36 bildet. Ein Sternrad 38 ist betriebsmäßig mit der Knüpferstation 8 gekoppelt und überwacht die Ballenlänge, während der Ballen fortschreitend geformt wird. Wenn ein Ballen in einem gewünschten Ausmaß geformt wird, so wird der Knüpfvorgang dadurch eingeleitet, daß die Nadelbaugruppe 36 bogenförmig bewegt wird, um die vorderen Enden der Nadeln 35 nach oben durch die Ballenkammer 6 und in den Bereich des Knüpferhakens 33 und des Bindegarnhalters 32 zu bewegen, damit ein hinterer Strang des Bindegarns mit dem vorderen Bindegarnstrang in Zuordnung gebracht wird, der bereits in dem Bindegarnhalter 32 eingeklemmt ist, worauf beide Stränge durch den Knüpferhaken 33 miteinander verknotet werden. Um die geknotete Schlinge von dem Knüpfer 8 abzuschneiden, werden beide Stränge von dem Bindegarnhalter 32 dadurch agbeschnitten, daß das Bindegarnführungselement 34, das ein Messer 40 haltert, über den Knüpferhaken 33 bewegt wird, wobei gleichzeitig der Knoten von diesem abgestreift wird.
• Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß die zyklische Bewegung der Nadelbaugruppe 36 nicht nur die Zuführung eines hinteren Stanges des Bindegarns an den Bindegarnhalter 32 zum Knüpfen eines fertigen Ballens sicherstellt, sondern weiterhin gleichzeitig die Bildung eines neuen Ballens einleitet, indem dem Bindegarnhalter 32 ein neuer vorderer Strang des Bindegarns zugeführt wird.
• Wie dies am besten in Figur 2 zu erkennen ist, sind alle Knüpferbauteile, wie z.B. der Bindegarnhalter 32, der Knüpferhaken 33 und das Bindegarn-Führugnselement 34, in einen Knüpfer- Rahmen 42 eingefügt, der seinerseits einerseits durch eine Knüpferwelle 44 und andererseits durch einen Tragarm 46 gehaltert ist, der starr an dem Rahmen 1 der Ballenpresse befestigt ist. Die Knüpferwelle 44 ist weiterhin betreibbar, um alle beweglichen Bauteile jedes Knüpfers 8 anzutreiben.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein stabförmiger Sensor 48 zwischen dem Bindegarnhalter 32 und dem Knüpferhaken 33 derart angeordnet, daß der normalerweise geradlinige Verlauf des vorderen Bindegarnabschnittes 49 zwischen diesen Teilen geringfügig nach oben abgewinkelt wird, und zwar als Ergebnis der Tatsache, daß dieser Abschnitt 49 nunmehr zusätzlich in der Mitte seines Verlaufes durch den Sensor 48 abgestützt wird. Weil ein Knüpfer von Haus aus eine relativ komplizierte und kompakte Anordnung bildet, müssen mehrere funktionelle Beschränkungen hinsichtlich der geeigneten Anordnung des Sensors 48 in dem beengten Raum berücksichtigt werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde, um eine Störung des Betriebes zwischen dem Sensor 48 einerseits und andererseits jeweils dem Bindegarnhalter 32, dem Knüpferhaken 33, dem Bindegarn-Führungselement 34 und der Nadel 35 zu vermeiden.
• Unter spezieller Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 ist zu erkennen, daß der Sensor 48 allgemein horizontal und senkrecht zum Verlauf des vorderen Abschnittes des Bindegarns 49 angeordnet ist, wobei das entfernt liegende Ende des Sensors 48 den Abschnitt 49 abstützt. Der Sensor 48 ist mit einem Gewindeende zur lösbaren Verbindung mit einem starren Arm 50 versehen, der eine einstückige Struktur mit dem Knüpferrahmen 42 bildet. Irgendeine Auslenkung des Sensors 48, die durch eine Last hervorgerufen wird, die auf dessen entfernt liegendes Ende als Ergebnis der Zugkraft in dem Bindegarn ausgeübt wird, wird mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen 52 festgestellt, die in geeigneter Weise auf dem Sensor 48 zwischen dessen Enden angeordnet sind und die betriebsmäßig mit dem Mkikroprozessor 24 verbunden sind.
• Es ist verständlich, daß während der vollständigen Formung des Ballens mit Ausnahme des tatsächlichen Verknotungszyklus die Relativposition des Bindegarnhalters 32, des Sensors 48 und des Knüpferhakens bezüglich einander unverändert bleiben. Dies heißt mit anderen Worten, daß unabhängig davon, ob ein neuer Ballen gerade begonnen wurde, so daß sich der vordere Bindegarnstrang 30 nahezu vertikal erstreckt, oder ob sich die Ballenformung ihrem Abschluß nähert, so daß der Strang 30 nahezu horizontal verläuft, der eingeschlossene Winkel α des Bindegarnabschnittes 49, der von dem Sensor 48 hervorgerufen wird, während des gesamten Vorganges der Ballenformung gleich bleibt. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß Zugkräfte mit einem vorgegebenen Wert F in dem Bindegarnabschnitt 49 immer zu einer entsprechenden Verbundkraft mit einem vorgegebenen Wert F' führen, die auf den Sensor 48 in einer vorgegebenen Richtung wirkt, die die Winkelhalbierende des eingeschlossenen Winkels α ist, und zwar unabhängig von der Stufe der Ballenformung.
• Unabhängig von dem Vorstehenden sei dennoch bemerkt, daß der vordere Bindegarnstrang 30 weiterhin teilweise um das Bindegarn- Führungselement 34 gelegt ist, und zwar in einem Ausmaß, das von dem Zustand der Ballenformung abhängt. Entsprechend wird der Umschließungswinkel des vorderen Stranges 30 um das Bindegarn- Führungselement 34 um so größer, je mehr ein gerade gebildeter Ballen wächst so daß ein Teil der in dem Bindegarn 30 auftretenden Zugkräfte in Reibungskräfte umgewandelt wird. Dieser Bruchteil ist jedoch praktisch vernachlässigbar, umso mehr, als sein Einfluß während der ersten Stufe der Bildung eines neuen Ballens minimal ist. Diese Stufe wird als diejenige betrachtet, die für ein Reißen des Bindegarns am stärksten kritisch ist.
• Der Wert der Kraft F' auf den Sensor 48 wird von den Dehnungsmeßstreifen 52 gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Im Idealfall ergibt sich eine lineare Beziehung zwischen dem elektrischen Ausgangssignal der Dehnungsmeßstreifen 52 und den auf den Sensor 48 ausgeübten Kräften. In der Praxis könnte sich jedoch eine geringfügige Abweichung von dem linearen Verhalten als Ergebnis der nicht linearen Eigenschaften der Dehnungsmeßstreifen einerseits und den Eigenschaften des Bindematerials andererseits ergeben. Diese Abweichung kann jedoch elektronisch kompensiert werden.
• Wenn nunmehr der tatsächliche Betrieb des Sensors 48 während der Bildung eines Ballens betrachtet wird, so ist aus dem Vorstehenden zu erkennen, daß der Wert der elektrischen Signale, die von den Dehnungsmeßstreifen 52 erzeugt werden, proportional zu den Zugkräften ist, die in dem Bindegarnabschnitt 49 auftreten und in diesem als Ergebnis des obengenannten Widerstandes gegen ein Gleiten des Bindegarns 30 zwischen einem fertigen Ballen und einem neuen zu formenden Ballen erzeugt werden. Diese Signale werden in dem Mikroprozessor 24 mit einem voreingestellten Schwellenwert verglichen, der entsprechend der Eigenschaften des verwendeten Bindematerials vorherbestimmt wird. Solange die Bindegarnstränge Lasten ausgesetzt werden, die unterhalb eines vorgegebenen annehmbaren Pegels liegen, kann die Ballendichte durch das elektronische Ballendichte-Steuergerät 24 gesteuert werden, wie dies in der EP-B-0 223 351 beschrieben ist. Wenn jedoch aus dem einen oder anderen Grund das Bindematerial zu stark gespannt wird, wodurch der voreingestellte Wert überschritten wird, so wird die Priorität dem Ausgangssignal des Bindegarn-Zugkraftsensors 48 gegeben, wobei der Mikroprozessor 24 in Abhängigkeit von diesem Ausgangssignal Befehle an die Zylindereinheit 20 über das Druckventil 22 liefert, um umgehend die Spannung auf die oberen und seitlichen Schienen 14 der Ballenkammer 16 zu verringern, damit entsprechend die Zugkräfte in dem Ballen-Bindematerial verringert werden, so daß ein Reißen des Bindegarns vermieden wird. Eine Bindegarn-Überlast tritt am häufigsten während der ersten Preßkolbenhübe bei der Bildung eines neuen Ballens auf, wie dies bereits erwähnt wurde, was bedeutet, daß der Bindegarn-Zugkraftsensor 48 üblicherweise lediglich in den Normalbetrieb der Ballenpresse eingreifen kann, insbesondere hinsichtlich der Ballendichte-Einstellung während dieser reduzierten Stufe der Ballenbildung. Wenn die Dichteeinstellungen der Ballenpresse so starke Anforderungen stellen würden, daß ein kontinuierliches oder zumindestens zu häufiges Eingreifen des Bindegarn-Zugkraftsensors 48 erforderlich sein würde, so muß entweder der Fahrer über sein Anzeigefeld 28 über diese nicht hinnehmbare Situation gewarnt werden, damit er manuell vorgegebene Dichteeinstellungen ändern kann, oder das normal arbeitende Ballendichte-Steuergerät 24 kann automatisch eingreifen, um die Dichteanforderungen zu verringern.
• Wenn sich die Ballenformung ihrem Abschluß nähert, so sind die Bindegarn-Zugkräfte üblicherweise niedrig. Während des tatsächlichen Knüpfzyklus werden die vorderen und hinteren Bindegarnstränge jedoch kraftvoll von dem Sensor 48 abgestreift, und zwar aufgrund der Drehung des Knüpferhakens 33, wodurch erhebliche Spitzenlasten auf den Sensor 48 ausgeübt werden, wodurch ein einmaliges Signal erzeugt wird, das die Fertigstellung eines Ballens und den Anfangsschritt in der Bildung eines nachfolgenden Ballen darstellt, wobei diese Fertigstellung aus diesem Signal erkannt werden kann. Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß, obwohl diese einmalige Spitzenlast den voreingestellten Wert übersteigen kann, die Dichteeinstellung der Ballenkammer 6 nicht als Ergebnis hiervon modifiziert werden sollte. Auch dies kann von dem Mikroprozessor 24 berücksichtigt werden.
• Um die Entfernung der vorderen und hinteren Stränge des Bindegarns von dem Sensor 48 während des Knüpfzyklus zu erleichtern, kann der Sensor 48 eine konische Form aufweisen oder ein hinteres Ende haben, das geringfügig nach unten gebogen ist, um besser mit dem Knüpferhaken 33 zusammenzuwirken.
• Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann der freitragend ausgebildete Sensor 48 durch einen elastisch gehalterten gelenkigen Finger ersetzt werden, dessen Auslenkung durch einen Bewegungswandler gemessen werden kann, wie z.B. einen linear veränderlichen Differentialübertrager (LVDT), der in der Technik gut bekannt ist. Die Auslenkung des gelenkigen Fingers ist proportional zu der auf diesen einwirkenden Last und stellt daher die in dem Bindegarn auftretenden Kräfte dar.
• Wenn weiterhin in Betracht gezogen wird, daß die Bindegarnkräfte auf den Bindegarnhalter 32 und damit auf den Knüpferrahmen 42 übertragen werden, so ist zu erkennen, daß der Letztere als Ergebnis versucht, sich um die Welle 44 zu drehen, jedoch hieran durch den Haltearm 46 gehindert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine Kraftmeßeinrichtung vorgesehen sein, um die in dem Haltearm 46 hervorgerufenen Kräfte zu messen, die ebenfalls die Bindegarn-Zugkräfte darstellen. Schließlich können auch Auslenkungen des Bindegarn-Halters 32 als Grundlage zur Bestimmung der Bindegarn-Zugkräfte verwendet werden.

Claims (10)

1. Rechteckballenpresse mit:

- einer Ballenkammer (6), in die aufeinanderfolgende Ladungen an Erntematerial eingeführt werden, und die zumindestens einen Wandabschnitt (14) aufweist, der allgemein in seiner seitlichen Richtung beweglich ist, um die Querschnittsfläche (18) der Ballenkammer (6) zu verändern,

- einer Preßkolbeneinrichtung (7), die für eine Hinund Herbewegung in der Ballenkammer (6) beweglich ist, um auf diese Weise die Ladungen zu verdichten, während die verdichteten Ladungen in Richtung auf eine Auslaßöffnung in der Ballenkammer vorwärtsbewegt werden,

- einer Steuereinrichtung (24), die betreibbar ist, um die Dichte des von der Preßkolbeneinrichtung (7) verdichteten Erntematerials zu steuern,

- einer Knüpfereinrichtung (8) zum Verknoten eines flexiblen Bindematerials, wie z.B. Bindegarn, in einer formstabilisierenden Weise, um aufeinanderfolgende Ladungen des verdichteten Erntematerials, während diese Ladungen in der Ballenkammer (6) vorwärtsbewegt werden, um Ballen zu bilden, deren Dichte zumindestens teilweise durch die Abmessungen der veränderlichen Querschnittsfläche (18) bestimmt ist, und,

- einer Sensoreinrichtung (48), die einen Abschnitt (49) des flexiblen Bindematerials überwacht, dadurch gekennzeichnet, daß

die Sensoreinrichtung (48) die in dem Bindematerial während der Ballenformung auftretenden Zugkräfte mißt und diese Zugkräfte darstellende Signale erzeugt, und

die Signale an die Steuereinrichtung (24) übertragen werden, um die Ballendichte in Abhängigkeit hiervon anzupassen und damit die Zugkräfte zu ändern, die in dem Bindematerial auftreten.

2. Ballenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (24) betreibbar sind, um Positioniereinrichtungen (16, 20) zur Bewegung des zumindestens einen Wandabschnittes (14) zu steuern, um auf diese Weise die Querschnittsfläche (18) der Ballenkammer (6) zur Steuerung der Dichte des Erntematerials zu ändern.

3. Ballenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) einen Mikroprozessor (24) umfaßt, in dem die Werte der Sensorsignale mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden, der in dem Mikroprozessor (24) über ein Bedienfeld (28) eingegeben werden, daß der Mikroprozessor (24) derart programmiert ist, daß, wenn die Zugkraftwerte den vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, die Positioniereinrichtungen (16, 20) derart belastet werden, daß sie den zumindestens einen Wandabschnitt (14) in einer derartigen Richtung bewegen, daß die Querschnittsfläche (18) der Ballenkammer (6) vergrößert wird, um entsprechend die Ballendichte zu verringern und damit die Zugkräfte zu verringern, die in dem Bindematerial auftreten.

4. Ballenpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Schwellenwert proportional zu den Zugfestigkeitseigenschaften des Bindematerials ist, das während des Ballenformungsvorganges verwendet wird.

5. Ballenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Knüpfereinrichtung (8) zumindestens einen Knüpfer (8) aufweist, der folgende Teile einschließt:

- einen Bindegarnhalter (32), der während des Ballenformungsvorganges betreibbar ist, um einen vorderen Strang des Bindegarns (39, 49) festzuhalten, und

- einen rotierenden Knüpferhaken (33), der bezüglich des Bindegarnhalters (32) in einer festen Position während eines erheblichen Teils eines Ballenformungszyklus angeordnet ist, während dessen sich ein Abschnitt (49) des vorderen Stranges des Bindegarns (30, 49) von dem Bindegarnhalter (32) in Richtung auf und über den Knüpferhaken (33) in einer allgemein unveränderlichen Weise erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (48) zwischen dem Bindegarnhalter (32) und dem Knüpferhaken (33) in einer derartigen Weise angeordnet ist, daß der genannte Abschnitt des Bindegarns (49) durch die Sensoreinrichtung entlang seiner Bahn von dem Bindegarnhalter (32) in Richtung auf den Knüpferhaken (33) abgestützt ist.

6. Ballenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (48) einen langgestreckten stabförmigen Körper (48) aufweist, dessen eines Ende lösbar in freitragender Weise an einem starren Ansatz (50) eines Knüpferrahmens (42) befestigt ist, während das andere Ende den Abschnitt des Bindegarns (49) abstützt.

7. Ballenpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Dehnungsmeßstreifen (52) betriebsmäßig mit dem Sensorkörper (48) verbunden sind, wobei die Anordnung derart ist, daß die in dem Bindegarnabschnitt (49) auftretenden Zugkräfte zumindestens teilweise auf den Sensorkörper (48) übertragen werden, der als Ergebnis proportional hierzu ausgelenkt wird, wobei die Auslenkung durch die Dehnungsmeßstreifen (52) gemessen wird, die diese Auslenkung darstellende Signale erzeugen.

8. Ballenpresse nach einem der Ansprüche 5 - 7 unter Rückbeziehung auf einen der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß:

- am Abschluß eines Ballenformungszyklus eine Nadel (35) betreibbar ist, um den hinteren Strang des Bindegarns entlang des Abschnittes (49) des vorderen Stranges des Bindegarns (30) zu positionieren, der bereits in dem Bindegarnhalter (32) gehalten wird, um die Ausbildung eines darin auszubildenden Knoten während des Knüpfzyklus des rotierenden Knüpferhakens (33) vorzubereiten, und

- die vorderen und hinteren Stränge des Bindegarns gleitend von der Sensoreinrichtung (48) unter dem Einfluß der Drehbewegung des Knüpferhakens (33) während des eigentlichen Knüpfzyklus entfernt werden, wodurch die Sensoreinrichtung (48) einem Lastzustand unterworfen wird, der im wesentlichen von dem Betriebszustand abweicht, der während des eigentlichen Ballenformungszyklus auftritt, und bewirkt, daß die Sensoreinrichtung (48) ein Signal erzeugt, das von der Steuereinrichtung (24) als Beginn des eigentlichen Knüpfzyklus erkennbar ist, wobei die Steuereinrichtung (24) so programmiert ist, daß sie die Dichteeinstellung der Ballenkammer (6) nicht modifiziert, wenn das Knüpfzyklussignal erkannt wird, selbst dann, wenn dieses Signal den Schwellenwert übersteigt.

9. Ballenpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (35) zusammen mit dem hinteren Strang von Bindegarn zum Vervollständigen eines Ballens gleichzeitig einen vorderen Strang des Bindegarns (30) für einen nachfolgend herzustellenden Ballen in Betriebsverbindung mit dem Knüpferhaken (33), der Sensoreinrichtung (48) und dem Bindegarnhalter (32) in einer derartigen Weise positioniert, daß unmittelbar nach der Fertigstellung des einen Ballens und beginnend mit dem ersten Preßkolbenhub bei der Bildung des nachfolgenden Ballens die Sensoreinrichtung (48) betreibbar ist, um die Zugkräfte in dem vorderen Strang des Bindegarns (30) des nachfolgend herzustellenden Ballens zu messen.

10. Ballenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (48) einen elastisch gehalterten gelenkigen Finger umfaßt, dessen Bewegung durch einen Auslenkungswandler gemessen werden.