DE102005005556B4

DE102005005556B4 - Vorrichtung zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Erntemaschine

Info

Publication number: DE102005005556B4
Application number: DE102005005556.7A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Pöttinger Klaus; Dipl.-Ing. Reiter Thomas; Dr. Dipl.-Ing. Baldinger Markus
Original assignee: Alois Poettinger Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Poettinger Landtechnik GmbH
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2025-02-08
Also published as: NL1031058A1; NL1031058C2; AT501307A2; AT501307A3; AT501307B1; DE102005005556A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Erntemaschine, insbesondere Ladewagen, Presse und dergleichen, mittels derer ein Schwad von Erntegut vom Boden aufnehmbar ist, mit Erfassungsmitteln zur Erfassung von Betriebs- und/oder Bearbeitungsparametern sowie einer Steuereinrichtung zur Ausgabe von Steuersignalen für die Erntemaschine in Abhängigkeit der erfassten Betriebs- und/oder Bearbeitungsparameter. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Erfassungsmittel eine über den vor der Erntemaschine liegenden Schwad geführte Schwadsensoreinrichtung zur Erfassung der Geometrie und/oder der Dichte des Schwads sowie eine Lasterfassungseinrichtung zur Erfassung der durch den aufgenommenen Schwad induzierten Belastung der Erntemaschine aufweisen, und die Steuereinrichtung in Abhängigkeit sowohl der erfassten Geometrie und/oder Dichte des Schwads als auch der erfassten Belastung der Erntemaschine zumindest ein Steuersignal für einen den Belastungszustand der Erntemaschine beeinflussenden Betriebsparameter der Erntemaschine bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Erntemaschine, insbesondere Ladewagen oder Presse, mittels derer ein Schwad von Erntegut vom Boden aufnehmbar ist, mit Erfassungsmitteln zur Erfassung von Betriebs- und/oder Bearbeitungsparametern sowie einer Steuereinrichtung zur Ausgabe von Steuersignalen für die Erntemaschine in Abhängigkeit der erfassten Betriebs- und/oder Bearbeitungsparameter.
Für Erntemaschinen, die einen Schwad von Erntegut vom Boden aufnehmen, wurden bereits mannigfache Steuerungen vorgeschlagen, die in Abhängigkeit diverser Betriebs- bzw. Erntegutparameter die Fahrgeschwindigkeit, die Lenkung oder den Betrieb des Aufnahmeaggregats steuern. Ziel ist regelmäßig, eine hohe Aufnahmeleistung und gleichzeitig eine gleichmäßige Beladung zu erreichen. So schlägt z. B. die DE 102 53 081 A1 einen Feldhäcksler vor, dessen Steuerung neben der Erntegutmenge die Belastung des Fahrantriebs berücksichtigt, um z. B. bei Steigungen die Leistungsreserven des Motors nicht zu erschöpfen und ein Abwürgen des Antriebs zu verhindern. Registriert die Sensorik z. B. einerseits einen Anstieg der Erntegutmenge und andererseits gleichzeitig einen Anstieg der Fahrantriebsbelastung durch eine Bergauffahrt, wird die Fahrgeschwindigkeit gedrosselt. Die EP 1 153 538 A2 beschreibt eine Ballenpresse mit einer automatischen Regelung des Erntegutdurchsatzes. Stellvertretend für den Erntegutdurchsatz wird die Pressenantriebsbelastung erfasst. Weicht diese von einem Soll-Wert um ein vorgegebenes Maß ab, verändert die Steuerung die Fahrgeschwindigkeit des die Ballenpresse ziehenden Schleppers.
Die DE 34 34 825 A1 beschreibt es weiterhin, eine von einem Schlepper gezogene Landmaschine in Abhängigkeit des erfassten Zapfwellendrehmoments zu steuern, wobei das Zapfwellendrehmoment mittels eines Wirbelstromsensors gemessen wird. Die DE 101 29 133 A1 lehrt es weiterhin, einen Mähdrescher automatisch zu lenken. Hierzu wird mittels Positionssensoren die Lage der Erntegutkante oder des aufzunehmenden Schwades erfasst. Weiterhin beschreibt die DE 195 28 663 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Mähdreschers, bei dem ein abzuerntendes Feld zunächst kartographisch hinsichtlich des Erntegutertrags erfasst und sodann die Fahrgeschwindigkeit des Mähdreschers beim Abernten des Feldes in Abhängigkeit der positionsbezogen bestimmten Ertragswerte gesteuert wird. Die DE 44 11 646 beschreibt eine Erntemaschine, bei der mittels einer Videokamera das Höhenprofil des Getreidebestandes vor dem Schneidwerk der Erntemaschine bestimmt wird. In Abhängigkeit der erhaltenen Daten wird eine Steuerung der Schneidwerkeinstellungen durchgeführt.
Ferner beschreibt die EP 14 00 161 A1 einen Mähdrescher mit einem Massenflusssensor, mit Hilfe dessen ein Ertragsrechner das Gewicht des geernteten Korns schätzt. Nach Überladen des geernteten Korns auf ein Transportfahrzeug wird das aktuelle Gewicht des geernteten Korns nochmals mit einem Gewichtssensor gemessen, woraus ein Kalibrierfaktor zum Kalibrieren des Massenflusssensors bestimmt wird. Die Schrift DE 195 43 343 A1 beschreibt ferner eine Ballenpresse, bei der mittels Sensoren die Antriebsbelastung des Schneidmotors und der auf die Schneidmesser wirkende Förderdruck gemessen wird, um das Erntegutgewicht zu bestimmen und anhand eines zusätzlichen GPS-Signals eine Ertragskarte abzuleiten.
Trotz dieser mannigfachen Bemühungen ist es bislang noch nicht gelungen, Erntemaschinen tatsächlich so zu steuern, dass eine optimale Beladung erreicht und Störungen der Erntegutaufnahme durch Schoppern oder dergleichen verhindert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll eine optimale Beladung der Erntemaschine erreicht und Störungen der Erntegutaufnahme durch Schoppern und dergleichen verhindert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, die Erntemaschine sowohl in Abhängigkeit der bereits abzuarbeitenden und aufgegebenen Belastung der Erntemaschine als auch der erst kommenden Belastung zu steuern. Es ist eine Kombination einer Messung der durch den aufgenommenen Schwad bereits induzierten Belastung sowie einer Vorauserfassung des erst noch kommenden Schwades vorgesehen. Die Erfassungsmittel umfassen hierzu eine über den vor der Erntemaschine liegenden Schwad geführte Schwadsensoreinrichtung zur Erfassung der Geometrie und/oder der Dichte des Schwades sowie eine Lasterfassungseinrichtung zur Erfassung der durch den aufgenommenen Schwad induzierten Belastung der Erntemaschine. Die Steuereinrichtung bestimmt in Abhängigkeit sowohl der erfassten Geometrie und/oder Dichte des Schwades als auch der erfassten Belastung der Erntemaschine zumindest ein Steuersignal für einen den Belastungszustand der Erntemaschine beeinflussenden Betriebsparameter der Erntemaschine. Durch die Kombination der Schwaderfassung und der Messung des bereits vorhandenen Belastungszustands des Aufnahmeaggregats kann eine optimierte Beladung der Erntemaschine erreicht und Störungen der Erntegutaufnahme zuverlässig vermieden werden.
Die Schwaderfassungseinrichtung kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, wobei sie vorteilhafterweise berührungslos arbeitet und sowohl die Dichte als auch die Geometrie des aufzunehmenden Erntegutschwads erfasst. In Weiterbildung der Erfindung kann hierzu zumindest ein Ultraschallsensor vorgesehen sein. Die Geometrie und die Dichte des Erntegutschwades sind repräsentativ für die aufzunehmende Erntegutmasse, die wiederum die Belastung des Aufnahmeaggregats bestimmt.
Insbesondere kann die Schwaderfassungseinrichtung einen Sensorbalken aufweisen, der schwebend über den aufzunehmenden Schwad geführt wird und vor dem Aufnahmeaggregat der Erntemaschine und/oder im Frontbereich eines der Erntemaschine ziehenden Schleppers angeordnet ist. Es versteht sich, dass an dem Sensorbalken mehrere Sensoren angeordnet sein können, um z. B. die Dichte des Schwades, die über die Schwadbreite variieren kann, präzise erfassen zu können.
Auch die Lasterfassungseinrichtung kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfasst sie einen Antriebsbelastungssensor zur Erfassung der Belastung des das Aufnahmeaggregat der Erntemaschine antreibenden Antriebs. Wird das Aufnahmeaggregat hydraulisch angetrieben, kann ein Drucksensor zur Erfassung des Hydraulikdrucks vorgesehen sein. Wird das Antriebsaggregat mechanisch z. B. über die Zapfwelle des Schleppers angetrieben, kann der Lastsensor das Drehmoment einer das Antriebsaggregat antreibenden Welle erfassen. Der Antriebsbelastungssensor kann auch ein Kraftmesser sein, der z. B. die Lagerreaktionskräfte der Aufnahmewerkzeuge des Aufnahmeaggregats misst.
Alternativ oder zusätzlich kann die Lasterfassungseinrichtung auch einen Drucksensor aufweisen, der den durch das aufgenommene Erntegut im Laderaum der Erntemaschine induzierten Staudruck erfasst. Durch einen solchen oder mehrere Drucksensoren im Laderaum der Erntemaschine kann insbesondere eine gleichmäßige Befüllung des Laderaums überwacht werden.
In Abhängigkeit der erfassten Schwadgeometrie und -dichte sowie der erfassten Belastung des Aufnahmeaggregats oder des Laderaums der Erntemaschine können verschiedene Betriebsparameter der Erntemaschine gesteuert werden, um die gewünschte optimale Beladung zu erreichen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine an die Schwadgeometrie und -dichte sowie die Erntemaschinenbelastung anpassen. Handelt es sich bei der Erntemaschine um eine von einem Schlepper gezogene Erntemaschine, greift die Steuervorrichtung also in die Fahrgeschwindigkeit des Schleppers ein. Bei einer selbstfahrenden Erntemaschine wird die Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine selbst verändert.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der erfassten Schwadgeometrie und -dichte sowie der erfassten Erntemaschinenbelastung auch die Antriebsdrehzahl des Aufnahmeaggregats der Erntemaschine, insbesondere über eine Veränderung der Zapfwellendrehzahl des Schleppers, steuern.
Weiterhin kann die Steuereinrichtung alternativ oder zusätzlich auch einen Kratzbodenantrieb der Erntemaschine in Abhängigkeit der erfassten Schwadgeometrie und -dichte sowie Erntemaschinenbelastung verändern. Hierdurch kann insbesondere auf einen im Laderaum der Erntemaschine erfassten Staudruck reagiert werden.
Um eine gleichmäßige, optimale Beladung des Laderaums zu erreichen, kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der erfassten Schwadgeometrie und -dichte und/oder in Abhängigkeit der vorhandenen Erntemaschinenbelastung auch in die Lenkung der Erntemaschine bzw. eines diese ziehenden Schleppers eingreifen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung ein Lenksteuersignal bereitstellen, mithilfe dessen die Erntemaschine in Schlangenlinien über den aufzunehmenden Schwad geführt wird. Hierdurch wird gleichmäßig sowohl die rechte Seite als auch die linke Seite des Aufnahmeaggregats belastet und insbesondere der Laderaum gleichmäßig befüllt.
Die genannten Steuerungsfunktionen können einzeln oder in Kombination miteinander ausgeführt werden. Es ist eine nahezu beliebige Verknüpfung möglich, wobei es sich versteht, dass speziell die Kombination der genannten Steuerungsfunktionen auch komplexe Aufnahmevorgänge bewältigen kann und eine optimale Beladung auch unter schwierigen Bedingungen erreicht. Durch die erfindungsgemäße Steuerung der Erntemaschine wird insbesondere wirkungsvoll ein Verstopfen der Aufnahmevorrichtung oder ein Schoppern verhindert. Die Erntemaschine kann kontinuierlich im Bereich ihrer Aufnahmekapazität betrieben werden, ohne eine gleichmäßige Beladung aufgeben zu müssen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1: eine schematische Seitenansicht eines von einem Schlepper gezogenen Ladewagens mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Ladewagens nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
Der in der Figur gezeigte Ladewagen 1 wird in an sich bekannter Weise von einem Schlepper 2 gezogen und besitzt ein Erntegutaufnahmeaggregat 3, das eine Pick-Up mit rotierender Stachelwalze sowie eine nachgeschaltete Fördervorrichtung zum Transport des aufgenommenen Ernteguts in den Laderaum 4 aufweist. Das Aufnahmeaggregat 3 wird vom Schlepper 2 her mit Antriebsenergie versorgt, beispielsweise von einer Zapfwelle her mechanisch oder über Hydraulikdruckleitungen hydraulisch angetrieben. Der Boden des Laderaums 4 ist mit einem Kratzbodenantrieb 5 versehen, mit Hilfe dessen das in den Laderaum 4 geförderte Erntegut in diesem verteilt sowie zum Heck des Laderaums 4 hin transportiert werden kann.
In der gezeichneten Ausführungsform ist im Frontbereich des Schleppers 2 ein Sensorbalken 6 angebracht, mithilfe dessen die Geometrie sowie die Dichte eines vor dem Schlepper liegenden und sodann von dem Ladewagen 1 aufzunehmenden Erntegutschwads erfasst wird. Hierzu können an dem Sensorbalken 6 mehrere Ultraschallsensoren vorgesehen sein, mithilfe derer die Geometrie und die Dichte des Schwades gemessen werden. Hieraus kann die Größe und die Kompaktheit des Schwades und somit die aufzunehmende Erntegutmenge bzw. -masse bestimmt werden.
Weiterhin ist dem Aufnahmeaggregat 3 des Ladewagens 1 eine Lasterfassungseinrichtung zugeordnet, die die in dem Aufnahmeaggregat 3 induzierte Belastung erfasst. Insbesondere ist direkt beim Eintritt in die Pick-Up des Aufnahmeaggregats 3 ein Antriebsbelastungssensor 7 vorgesehen, der die durch den aufgenommenen Erntegutschwad induzierte Belastung misst. Erfolgt der Antrieb des Aufnahmeaggregats 3 hydraulisch, kann dies ein Drucksensor sein. Bei mechanischem Antrieb über die Zapfwelle kann ein entsprechendes Drehmoment und/oder eine Lagerreaktionskraft gemessen werden.
Ein weiterer Sensor ist der Pick-Up des Aufnahmeaggregats 3 nachgeschaltet und ist unmittelbar vor dem Eintritt in den Laderaum 4 angeordnet. Dies kann ein Drucksensor 8 sein, der den Gegendruck misst, der beim Eintritt in den Laderaum entsteht. Es versteht sich, dass hier auch mehrere Drucksensoren 8 über die Breite des Aufnahmeaggregats verteilt sein können, um erfassen zu können, ob beispielsweise auf der rechten Seite ein größerer Aufnahmedruck herrscht als auf der linken Seite.
Die Sensoren 6, 7 und 8 sind mit einer zentralen Steuervorrichtung 9 verbunden, die in Abhängigkeit der erfassten Schwadgeometrie und -dichte bzw. -belastung Steuersignale für den Ladewagen 1 bzw. den diesen ziehenden Schlepper 2 erzeugt. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 9 zur Steuerung des Ladevorgangs die Geschwindigkeit des Schleppers 2, dessen Zapfwellendrehzahl, die die Betriebsgeschwindigkeit des Aufnahmeaggregats 3 bestimmt, und/oder die Geschwindigkeit bzw. Betriebsintervalle des Kratzbodens 5 des Ladewagens 1 verändern, um den Ladevorgang entsprechend zu beeinflussen und an die erfassten Betriebs- und Erntegutparameter anzupassen. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 9 in Abhängigkeit der Signale der Sensoren 6, 7 und 8 auch ein Lenksignal für den Schlepper 2 ausgeben, um den Ladewagen 1 in Schlangenlinien über den Schwad zu führen. Hierdurch kann eine gleichmäßige Erntegutaufnahme über die gesamte Breite des Aufnahmeaggregats 3 bzw. des Laderaums 4 erreicht werden.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Erntemaschine, insbesondere Ladewagen, Presse und dergleichen, mittels derer ein Schwad von Erntegut vom Boden aufnehmbar ist, mit Erfassungsmitteln (6, 7, 8) zur Erfassung von Betriebs- und/oder Bearbeitungsparametern sowie einer Steuereinrichtung (9) zur Ausgabe von Steuersignalen für die Erntemaschine (1) in Abhängigkeit der erfassten Betriebs- und/oder Bearbeitungsparameter, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel eine über den vor der Erntemaschine (1) liegenden Schwad geführte Schwadsensoreinrichtung (6) zur Erfassung der Geometrie und/oder der Dichte des Schwads sowie eine Lasterfassungseinrichtung (7, 8) zur Erfassung der durch den aufgenommenen Schwad induzierten Belastung der Erntemaschine aufweisen, und die Steuereinrichtung (9) in Abhängigkeit sowohl der erfassten Geometrie und/oder Dichte des Schwads als auch der erfassten Belastung der Erntemaschine zumindest ein Steuersignal für einen den Belastungszustand der Erntemaschine (1) beeinflussenden Betriebsparameter der Erntemaschine (1) bestimmt.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schwaderfassungseinrichtung (6) zumindest einen Ultraschallsensor aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwaderfassungseinrichtung einen Sensorbalken (6) aufweist, der vor einem Aufnahmeaggregat (3) der Erntemaschine (1) und/oder im Frontbereich eines die Erntemaschine ziehenden Schleppers (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasterfassungseinrichtung einen Antriebsbelastungssensor (7) zur Erfassung der Belastung eines Antriebs des Aufnahmeaggregats (3) der Erntemaschine (1) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasterfassungseinrichtung einen Drucksensor (8) zur Erfassung eines durch das aufgenommene Erntegut im Laderaum (4) der Erntemaschine (1) induzierten Staudrucks aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der Steuereinrichtung (9) bestimmte Steuersignal ein Geschwindigkeitssteuersignal zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine (1) und/oder eines die Erntemaschine (1) ziehenden Schleppers (2) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der Steuereinrichtung (9) bestimmte Steuersignal ein Zapfwellendrehzahlsteuersignal zur Steuerung der Zapfwellendrehzahl eines die Erntemaschine (1) ziehenden Schleppers (2) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der Steuereinrichtung (9) bestimmte Steuersignal ein Kratzbodengeschwindigkeitssteuersignal zur Steuerung der Geschwindigkeit und/oder der Betriebsintervalle eines Kratzbodens (5) der Erntemaschine (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der Steuereinrichtung (9) bestimmte Steuersignal ein Lenksteuersignal zur Lenkung der Erntemaschine relativ zum Schwad, insbesondere in Schlangenlinien über den Schwad, ist.