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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zur Ausbreitung von granularem oder pulverförmigem Material,
insbesondere zur Austragung von Düngemitteln oder Herbiziden/Pestiziden,
die in der Landwirtschaft benutzt werden. Die Vorrichtung weist einen
von einem Fahrzeug getragenen Rahmen auf und trägt einen Vorratsbehälter für das auszubreitende
Material und einen Mechanismus, um das Material auszubreiten, wobei
wenigstens ein Sensor betriebsmäßig zwischen
dem Rahmen und dem Vorratsbehälter
angeordnet ist, um das Eigengewicht und das Füllgewicht des Vorratsbehälters zu
messen, und wobei der oder jeder Sensor in einer Signalverarbeitungs-
und Darstellungsschaltung angeordnet ist.
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Vorrichtungen der in der Präambel beschriebenen
Type, wie sie in der EP-A-0537857
beschrieben sind, werden benutzt, um beispielsweise Dünger über dem
Feld so gleichförmig
als möglich
auszubreiten, wobei das Feld natürlich
nicht nur uneben ist, sondern außerdem auf einem Hang liegen
kann. Jedoch treten bei derartigen an sich bekannten Gewichtsmessungen
dieser Vorrichtungen, bei denen das Gewicht der Vorrichtung kontinuierlich
unter Benutzung einer Lastzelle an der Dreipunkt-Aufhängung des
landwirtschaftlichen Traktors gemessen wird, unregelmäßige Messergebnisse
wegen dieser Neigungslage auf, die von Abschrägungen herrühren, die sich durch das unebene
Gelände
oder durch das Pflügen
ergeben. Derartige Vorrichtungen sind relativ schwer und hängen über einen
großen
Abstand außerhalb
der Dreipunkt-Aufhängung,
was einen sehr nachteiligen Effekt auf die Messungen hat.
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Die EP-A-0407705 beschreibt eine
Waage für
einen landwirtschaftlichen Traktor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zu schaffen, durch die die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass der Gewichtssensor oder jeder Gewichtssensor
direkt unter dem Vorratsbehälter
angeordnet ist, der seinerseits getrennt auf dem Ausbreitungsmechanismus
montiert ist.
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Weil nunmehr der Gewichtssensor oder
jeder Gewichtssensor direkt unter dem Vorratsbehälter angeordnet ist, der seinerseits
getrennt vom Ausbreitungsmechanismus montiert ist und daher kontinuierlich
nur das Eigengewicht und das Füllgewicht
des Vorratsbehälters
gemessen werden, werden die vorerwähnten Probleme weitgehend gelöst. Es ist
jedenfalls kein Reaktionsarm vorhanden, der eine erhöhte Veränderung
in den Messungen ergibt, wenn über ein
unebenes Feld gefahren wird oder wenn unerwünschte Schwenkbewegungen auftreten,
die durch die Antriebskräfte über den
Zapfwellenantrieb des Traktors ausgeübt werden.
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Die Gewichtssensoren können irgendeine geeignete
Form aufweisen, wenn sie zum Zwecke einer kontinuierlichen Messung
des Füllgewichtes
geeignet sind. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
schlägt
die Erfindung jedoch die Benutzung einer sogenannten Lastzelle als
Sensor vor, d. h. die relative Versetzung zwischen dem Vorratsbehälter und
dem Rahmen wird gemessen. Dies kann mechanisch, elektrisch, elektronisch,
optisch oder auf andere bekannte Weise geschehen. Vorzugsweise schlägt die Erfindung
jedoch die Benutzung eines Messgliedes in Form eines Biegearmes
vor, der an einem Ende mit dem Rahmen und am anderen Ende mit dem
Vorratsbehälter
verbunden ist, wobei ein Dehnungsmessgerät zwischen den Enden angeordnet
ist. Diese Dehnungsmessgeräte
bilden einen Teil des gesamten Überwachungs-
und Berechnungssystemes, woraus der Fahrer präzise die Verminderung des Gewichts
von der Traktorkabine aus beobachten kann und wobei der Fahrer in
optimaler Weise die Ausbreitung einstellen kann. Das Messungs- und Ausbreitungssystem
bildet jedoch vorzugsweise einen Teil eines Steuersystems, bei dem
ein Einstellmotor, beispielsweise ein Stellantrieb für ein Dosierglied,
angeordnet ist, wodurch den eingestellten und gewünschten
Werten der Ausbreitung so genau als möglich gefolgt wird.
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Schließlich schlägt die Erfindung vor, den Rahmen
mit einem Biegearmsensor auszurüsten, der
nur an einem Ende mit dem Rahmen verbunden und am anderen Ende frei
ist. Dieser Sensor wirkt als Bezugssensor in dem Mess- und Einstellsystem.
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Durch spezielle Ausbildung der Durchtrittsöffnungen
im Dosiermechanismus kann eine ideale quadratische Funktion für die Materialströmung erhalten
werden, was die Dosierungseinstellung durch die Verarbeitungseinheit
des Mess- und Einstellsystems ermöglicht.
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Die obigen und weitere Merkmale ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 ist
eine perspektivische Draufsicht einer Ausbreitungsvorrichtung gemäß der Erfindung
in Form einer hin- und ergehenden Breitsaat-Austragmaschine, die an der Dreipunkt-Aufhängung eines landwirtschaftlichen
Traktors aufgehängt
ist;
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2 ist
eine schematische Schaltungsansicht des Gewichtssensors gemäß der Vorrichtung nach 1;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht entsprechend der 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Ausbreitungsvorrichtung
in Gestalt einer Doppel-Breitsaat-Maschine;
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4 ist
eine der 2 entsprechende Schaltung
der Vorrichtung gemäß 3; und
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5, 6 und 7 sind perspektivische Einzelansichten
eines Gewichtssensors im montierten Zustand, angeordnet zwischen
dem Vorratsbehälter und
dem Rahmen und ausgebildet in Form eines Biegearmes,
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dosiermechanismus;
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9 ist
eine graphische Darstellung, die das Verhältnis von Materialdurchfluss/Oberflächenbereich
der Ausgabeöffnung
repräsentiert.
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In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 die
Vorrichtung zur Ausbreitung eines granularen oder pulverförmigen Materials,
beispielsweise eines Düngemittels
oder eines Herbizides/Pestizides usw., die in der Landwirtschaft
gewöhnlich über dem Feld
ausgebreitet werden. Die Vorrichtung umfasst einen Rahmen 2 in
Gestalt von zwei L-förmigen
Rohren 3, die an ihrer Oberseite durch ein ringsum laufendes
Rohr 4 verbunden sind, eine Versteifung 5, in der
sich das Letztere zwischen den horizontalen Schenkeln des Rohres
und dem oberen Rohr erstreckt; eine Trägerplatte 6, die den
hin- und ergehenden Mechanismus 7 trägt. Über dem hin- und ergehenden Mechanismus liegt ein
Vorratsbehälter 8, der
hierbei die Form eines offenen trichterartigen Behälters hat,
dessen äußerer Rand 9 auf
dem Umfangsrahmenrohr 4 über Gewichtssensoren ruht,
die im Folgenden im Einzelnen beschrieben werden.
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Der Rahmen ist über die bekannten Fixierungsmittel
mit der Dreipunkt-Aufhängung 10 eines landwirtschaftlichen
Traktors 11 gekoppelt. Der hin- und hergehende Mechanismus 7 wird über eine
Zwischenwelle 12 durch den Zapfwellenantrieb 13 des landwirtschaftlichen
Traktors angetrieben.
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Zwischen dem Vorratsbehälter 8 und
dem hin- und hergehenden Mechanismus 7 befindet sich ein
Dosierungsglied 14, das durch einen Dosierungs-Einstellmechanismus 15 eingestellt
werden kann, der durch einen Steuer- oder Einstellmotor 16 einstellbar
ist. Der Einstellmotor ist ein Antrieb, der elektrisch in sehr präziser Weise
erregt werden kann, wodurch eine äußerst präzise lineare Ausgabe erreicht
werden kann. Diese lineare Bewegung kann durch ein Potentiometer überwacht
werden, wodurch die Eichung vereinfacht wird und die Lage des Dosierungsmechanismus
sowie deren Position bestimmt werden können.
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Der Vorratsbehälter 8 ist mit einer
Menge von Granularmaterial K gefüllt,
das ein vorbestimmtes Füllgewicht
verursacht.
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Gemäß der Erfindung sind zwischen
dem oberen Rand des Vorratsbehälters 8 und
dem Umfangsrahmenrohr 4 drei Gewichtssensoren 20 vorgesehen.
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In 2 sind
die Gewichtssensoren 20 schematisch dargestellt, wobei
die Gewichtssensoren vorzugsweise aus einem Biegearm bestehen, dessen
eines Ende mit dem Rahmenrohr 4 verbunden ist, während das
andere Ende mit dem Rand des Vorratsbehälters 8 verbunden
ist (vergleiche auch 5).
Die Verbindung kann auf einfachste Weise durch Hülsen oder Schraubbolzen 21 bzw.
22 bewirkt werden, wobei festzuhalten ist, dass die Dehnungsmessgeräte in bekannter
Weise am Biegearm 20 angeordnet sind, wodurch die Durchbiegung
des Armes gemessen werden kann. Das Messsignal wird einer zentralen
Verarbeitungseinheit 22 (2)
zugeführt, die
in der Kabine des Traktors 11 untergebracht sein kann.
Die Signal-Verarbeitungseinheit 22 sendet über eine
Leitung 23 ein Signal nach dem Steuer- oder Einstellmotor 16 des
Dosiermechanismus 14.
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Der freie Biegearm 24, der
als Bezugssensor wirkt, kann an einer beliebigen Stelle am Rahmen
angebracht werden, und hierbei ist er am Trägerarm für den Steuer- oder Einstellmotor 16 oder
am Vorratsbehälter
angeordnet.
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Dieser Bezugssensor 24 ist
tatsächlich
durch sein Eigengewicht unbelastet und folgt nur den ungünstigen
Fehlereffekten, die vom Schütteln
oder der Neigungsstellung der Vorrichtung herrühren. Die Signalverarbeitung
findet in der zentralen Verarbeitungseinheit 22 statt,
und dadurch werden die Messsignale des Biegearmes 20 korrigiert.
Auf diese Weise kann der Änderung
des Füllgewichtes
eines Vorratsbehälters 8 sehr
schnell direkt und genau gefolgt werden, und die Dosierung kann
sehr präzise über den
Steuer- oder Einstellmotor 16 und den Dosierungsmechanismus 14 wieder
eingestellt werden.
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Die zentrale Verarbeitungseinheit 22 kann natürlich auch
mit anderen Eingangssignalen gespeist werden, beispielsweise mit
der Fahrgeschwindigkeit des Traktors, wobei die Type des Materials, das
ausgetragen werden soll, vom Wetter abhängige Bedingungen sowie die
gewünschte
nominelle Ausbreitung manuell eingegeben werden können.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Ausbreitungsvorrichtung, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in 1 für die gleichen Bauteile benutzt
werden.
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Auch hierbei besteht der Rahmen aus
einem in Umfangsrichtung verlaufenden Profilträger 4, an dem der
Oberrand des Vorratsbehälters 8 abgestützt ist.
Der Vorratsbehälter 8 ist
hier als doppelt-trichterartiger Behälter ausgebildet, jeweils mit
einer eigenen Austragsöffnung,
auf die ein Dosierungsmechanismus 14 einwirkt, unter dem
eine rotierende Breitstreumaschine 7' angeordnet ist. Der Dosiermechanismus
wird durch einen Steuer- oder Einstellmotor 16 eingestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind vier Biegearmsensoren vorgesehen (vergleiche 4), deren Messsignale einer zentralen
Verarbeitungseinheit 22 zugeführt werden. Die zentrale Verarbeitungseinheit
sendet Signale über
die Leitungen 23 und 23' nach den Steuer- oder Einstellmotoren 16, 16', die hiermit
gekoppelt sind, um den zugeordneten Dosierungsmechanismus einzustellen.
Auch hier ist ein Bezugssensor 24 vorgesehen, der an einem
Träger
oder Rahmen 2 vorzugsweise in der zentralen Längsmittelebene
oder am Massenmittelpunkt des getrennten Troges vorgesehen ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Links/Rechts-Messung
infolge des Einschlusses der Sensoren in einem getrennten Kreis
durchgeführt werden,
so dass das Gewicht von linkem bzw. rechtem Behälter bestimmt werden kann,
so dass eine getrennte genaue Einstellung beider Dosierungsmechanismen
möglich
wird.
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Um die Dosierung mit dem Steuer-
oder Einstellmotor 16 zu ermöglichen, der über die
zentrale Verarbeitungseinheit betätigt wird, ist es empfehlenswert,
die Umfangsgrenzen der Durchtrittsöffnungen des Dosierungsmechanismus,
der beispielsweise gemäß 8 ausgebildet sein kann,
so einzustellen, dass das Verhältnis
zwischen dem Materialfluss und der Größe der Durchtrittsöffnungen
gemäß einer quadratischen
Funktion ansteigt. Dies vereinfacht die Berechnungsformel, mit der
die Software der zentralen Verarbeitungseinheit versehen ist.
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Aus 8 ist
ersichtlich, dass der Dosierungsmechanismus aus einer tellerförmigen Scheibe 30 besteht,
in deren Basis drei Durchtrittsöffnungen 31 ausgebildet
sind. Die Basis des Vorratsbehälters besitzt
drei entsprechende Durchtrittsöffnungen,
die jedoch eine kreisförmige
Gestalt besitzen, so dass dann, wenn die Scheibe 30 gedreht
wird, die Durchtrittslöcher
mehr oder weniger einander überlappen. Dadurch,
dass die Öffnungen 31 mit
einer Konturlinie 32 als Umfangsbegrenzung versehen sind,
kann die Fläche
der Durchtrittsöffnung
für den
Materialfluss geändert
werden, indem die Scheibe 30 derart gedreht wird, dass
die Funktion zwischen dem Materialfluss und der Fläche der
Durchtrittsöffnung
sich quadratisch vergrößert, d.
h. gemäß der Formel
y = ax2, wobei y den Materialfluss repräsentiert
und x die Winkeleinstellung des Armes 32 ist, der mit dem
Einstellmotor gekoppelt ist.
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Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel
nach 1 als auch bei
jenem nach 2 nehmen
die Arme der Gewichtssensoren unterschiedliche räumliche Lagen ein. Sie befinden
sich in Laufrichtung des Traktors vorn und senkrecht hierzu hinten,
wie aus 6 und 7 ersichtlich ist. Diese
Anordnung gewährleistet
eine starrere Konstruktion des relativ schweren Vorratsbehälters mit
seiner Füllung
(3000 Kilo), wodurch seitliche Kräfte als Ergebnis von Biegungen leichter
durch die rückwärtigen Biegearme
kompensiert werden können,
während
Bremskräfte
und Beschleunigungskräfte
durch die vorderen Biegearme absorbiert werden können.
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Zwei oder mehrere Gewichtssensoren
liegen genau in einer Ebene, wodurch die Messung genauer wird. Der
Bezugssensor muss nicht in jener Ebene liegen, sondern er muss sich
parallel hierzu erstrecken.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben
beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Die Sensoren müssen
demgemäß nicht
als Biegearme ausgebildet sein, sondern es können geeignete Sensoren benutzt
werden, um die relative Versetzung des Vorratsbehälters relativ
zum Rahmen anzuzeigen. Es ist außerdem unnötig, mehrere Gewichtssensoren
zu benutzen, aber der Vorratsbehälter
kann stattdessen schwenkbar gegenüber dem Rahmenträger an wenigstens
zwei Punkten abgelenkt sein, wobei nur ein Sensor in einem Abstand
von den Gelenken zwischen dem Vorratsbehälter und dem Rahmen angeordnet
wird.
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Der Bezugssensor kann dadurch ersetzt werden,
dass in der Verarbeitungseinheit an der Ausbreitungseinrichtung
ein sogenannter integrierter Schaltungssensor zur Beschleunigungsmessung und
Gradientenmessung vorgesehen wird. Hierbei fällt das bekannte Gewicht weg.
Wenn die Verarbeitungseinheit nicht direkt auf der Ausbreitungsvorrichtung
angeordnet ist, muss das IC auf einem getrennten Modul angeordnet
werden, das mit einer Verarbeitungseinheit verbunden ist, die irgendwo
sonst angeordnet ist.