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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung der Schärfe von Messern einer Erntemaschine zum Ernten von halmförmigem Erntegut, in der das Erntegut in einem Förderkanal an den quer zur Förderrichtung des Erntegut nebeneinander angeordneten Messern vorbei förderbar ist, wobei die Messer zwischen einer stationären Betriebsstellung, in der sie sich in den Förderkanal hinein erstrecken und einer Außerbetriebsstellung außerhalb des Förderkanals beweglich sind.
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Stand der Technik
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Zur Ernte von halmförmigem Erntegut wie Gras oder Stroh werden neben Feldhäckslern, die das Erntegut durch rotierende Häckseltrommeln zerkleinern, auch Ballenpressen und Ladewagen eingesetzt. Letztgenannte Erntemaschinen sind vielfach mit einer Anzahl an über die Breite eines Förderkanals verteilten, im Betrieb stationären Messern ausgestattet, an denen das Erntegut vorbeigefördert wird, um die Halme in kleinere Stücke zu zerschneiden. Diese Messer sind in der Regel aus dem Förderkanal ausschwenkbar, z.B. falls das Erntegut nicht geschnitten werden oder eine Verstopfung beseitigt werden soll, und zur Variation der Schnittlänge können auch nur Teilanzahlen der Messer in den Förderkanal eingeschwenkt werden (vgl.
DE 10 2008 019 086 A1 ).
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Die Messer werden im Betrieb nach und nach stumpf und müssen rechtzeitig nachgeschliffen werden, um unbefriedigende Schnittergebnisse und einen übermäßigen Leistungsbedarf der Erntemaschine zu vermeiden.
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Hierzu werden die Messer in der Regel ausgebaut und in stationären Schleifeinrichtungen nachgearbeitet. Auch gibt es integrierte Schleifeinrichtungen an der Ballenpresse, die ein Schleifen ohne Ausbau der Messer ermöglichen. Die Entscheidung, wann geschliffen werden soll obliegt der subjektiven Einschätzung des Bedieners.
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Während eine sensorische Schärfebestimmung bei Feldhäckslern durch magnetische Sensoren relativ leicht möglich ist, da die Messer dort in recht kleinem Abstand an einer Gegenschneide vorbeilaufen und Änderungen in einem stationären Magnetfeld verursachen, die mittels einer Induktionsspule oder eines magnetorestriktiven Sensors nachweisbar sind (
DE 10 2011 005 317 A1 oder
DE 10 2014 218 408 A1 ), ist eine derartige Vorgehensweise zur Erfassung der Schärfe der stationären Messer einer Ballenpresse oder eines Ladewagens mangels einer Relativbewegung der Messer zu einem stationären Element nicht möglich. In der
DE 103 46 412 A1 wird zwar erwähnt, dass Ballenpressen und Ladewagen zu schärfende Messer aufweisen; die dort zur Erfassung der Messerschärfe vorgeschlagene Kamera werden jedoch primär an sich bewegenden Messern eines Feldhäckslers eingesetzt.
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Aufgabe
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Demnach ist derzeit dem Bediener die Entscheidung überlassen, wann er die Messer eines Ladewagens oder einer Ballenpresse schärft. Diese Entscheidung ist insbesondere für wenig erfahrene Bediener schwierig.
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Somit besteht Bedarf an einer Einrichtung zur Erfassung der Schärfe von Messern einer Erntemaschine zum Ernten von halmförmigem Erntegut, in der das Erntegut im Betrieb an stationären Messern vorbeigefördert wird.
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Lösung
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
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Eine Einrichtung zur Erfassung der Schärfe von Messern einer Erntemaschine zum Ernten von halmförmigem Erntegut, in der das Erntegut in einem Förderkanal an quer zur Förderrichtung des Erntegut nebeneinander angeordneten Messern vorbei förderbar ist, wobei die Messer zwischen einer stationären Betriebsstellung, in der sie sich in den Förderkanal hinein erstrecken und einer Außerbetriebsstellung außerhalb des Förderkanals beweglich sind, umfasst einen mit den Messern zusammenwirkenden Sensor zur Erkennung von deren Schärfe und Mittel zur Bereitstellung einer Relativbewegung des Sensors gegenüber den in der Außerbetriebsstellung befindlichen Messern quer zur Förderrichtung.
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Mit anderen Worten wird eine Erntemaschine, insbesondere ein Ladewagen oder eine Ballenpresse, deren Messer im Erntebetrieb stationär sind, mit einer Einrichtung zur Erfassung der Schärfe der Messer versehen. Die Erntemaschine umfasst einen Förderkanal, durch den das Erntegut transportiert wird, üblicherweise zwischen einem Gutaufnehmer und einem Sammelbehälter oder einer Ballenbildungskammer. In diesen Förderkanal können alle oder eine Teilanzahl der quer zur Förderrichtung nebeneinander angeordneten Messer bedarfsweise eingeführt werden, um in einer dann stationären Betriebsstellung das Erntegut zu schneiden. Dabei kann das Erntegut durch einen Rotor gefördert werden, dessen Zinken in die Zwischenräume zwischen benachbarten Messern eingreifen. Die Messer sind aus der Betriebsstellung in eine Außerbetriebsstellung beweglich, in der sie nicht (oder zumindest nicht nennenswert) in den Förderkanal eingreifen. In dieser Außerbetriebsstellung erfolgt die Messung durch einen Sensor, der die Schärfe der Schneidkanten der Messer erkennt und sich quer zur Förderrichtung gegenüber den Messern bewegt (oder umgekehrt). Sollte die Einrichtung erkennen, dass ein Schleifvorgang sinnvoll ist, d.h. ein Schwellenwert für die Schärfe der Messer unterschritten ist, kann einem Bediener der Erntemaschine über eine Bedienerschnittstelle eine entsprechender optischer oder akustischer Hinweis gegeben werden oder bei einer fortgeschrittenen Ausführungsform kann der Schleifvorgang durch geeignete Mittel selbsttätig durchgeführt werden.
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Auf diese Weise erfolgt die Messung der Schärfe in einer Stellung der Messer, in der sie wesentlich unproblematischer mit dem Sensor untersucht werden können, als es der Fall wäre, wenn sie sich in der Betriebsstellung befinden würden. Die Relativbewegung zwischen Sensor und Messern erfolgt in der sich quer zu den Schneidkanten erstreckenden Richtung, was es ermöglicht, durch sukzessives Abtasten oder -rastern oder -fahren der Messer den Radius der Schneidkanten oder eine andere, für die Schärfe der Schneidkanten charakteristische Größe (Form, Dicke, etc.) zu erfassen.
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Der Sensor ist insbesondere eingerichtet, die Schneidkanten der Messer mit einem Magnetfeld zu beaufschlagen und bei der Relativbewegung entstehende Änderungen im Magnetfeld zu erfassen. Es findet somit ein Messprinzip Anwendung, wie es auch bei Feldhäckslern erfolgreich benutzt wird, wie in
DE 10 2011 005 317 A1 und
DE 10 2014 218 408 A1 beschrieben. Es wäre jedoch alternativ denkbar, dass der Sensor einen beliebig gearteten Messstrahl aussendet, z.B. einen engen Lichtstrahl (z.B. Laserstrahl) oder eine fokussierte Ultraschallwelle, und erfasst, nach welcher Laufzeit der reflektierte Strahl wieder beim Sensor einläuft. Der Sensor könnte sich demnach eines beliebigen Messprinzips bedienen, um den Abstand zwischen dem Sensor und einer möglichst kleinen Messfläche auf der Oberfläche der Messer zu bestimmen. Somit wird entlang der Dicke der Messer ein Oberflächenprofil der Schneidkanten erfasst, anhand dessen die Schärfe der Messer bestimmbar ist.
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Die Relativbewegung zwischen den Messern und dem Sensor kann durch einen Aktor bewerkstelligt werden, der eingerichtet ist, den Sensor gegenüber den Messern oder die Messer gegenüber dem Sensor zu bewegen. Alternativ dazu kann die Relativbewegung durch eine manuelle Verschiebung eines Messerhalters gegenüber der Erntemaschine bewerkstelligt werden.
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Die Ausrichtung und/oder Position des Sensors gegenüber den Messern und/oder der Messer gegenüber dem Sensor kann durch einen Aktor verstellbar sein, welcher mit einer Steuerung verbunden ist, die betreibbar ist, die die Ausrichtung und/oder Position abhängig vom Ausgangssignal des Sensors zu kontrollieren. Dadurch wird es möglich, den Sensor in eine möglichst gut geeignete Position gegenüber dem Messer (oder umgekehrt) zu verbringen, um optimale Messergebnisse zu erzielen. Auch können mögliche Abnutzungen der Messer erkannt und einem Bediener ein entsprechender Hinweis gegeben werden.
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Ausführungsbeispiele
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In den Zeichnungen sind drei nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Einzugskanals einer Ballenpresse mit darin einschwenkbaren Messern und einem Sensor zur Erfassung von deren Schärfe,
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Einzugskanals einer Ballenpresse mit darin einschwenkbaren Messern und einem Sensor zur Erfassung von deren Schärfe, und
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Einzugskanals einer Ballenpresse mit darin einschwenkbaren Messern und einem Sensor zur Erfassung von deren Schärfe.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Förderkanals 10 einer Erntemaschine, bei der es sich um eine Ballenpresse beliebiger Art (insbesondere Rundballen- oder Quaderpresse) handelt. Der Förderkanal 10 könnte jedoch auch an einem Ladewagen Verwendung finden. Stromauf des Förderkanals 10 befindet sich ein Aufnehmer 12 (eine so genannte Pick-up mit gesteuerten oder ungesteuerten Zinken), mit dem halmförmiges Gut von einem Feld aufgenommen werden kann. Oberhalb des Aufnehmers 12 ist ein rollenförmiger Niederhalter 14 angebracht. Das durch den Aufnehmer 12 aufgenommene Erntegut wird direkt oder durch einen nicht gezeigten Zwischenförderer einem im Förderkanal 10 angeordneten, unterschlächtig arbeitenden Förderrotor 16 mit um seinen Umfang und in axialer Richtung verteilten Förderzinken 20 zugeführt. Der Zwischenförderer kann das Erntegut seitlich zusammenführen, d.h. zumindest in seinen äußeren Bereichen, die sich seitlich über die Breite des Förderrotors hinaus erstrecken, als Schneckenförderer ausgeführt sein. Alternativ können äußere Enden des Förderrotors 16 das Erntegut seitlich zusammenführen, d.h. als Schneckenförderer ausgeführt sein. Der Förderrotor 16 fördert das Erntegut im Betrieb nach hinten und oben in eine Abgabekammer 18, bei der es sich um eine Ballenbildungskammer der (Rund-)Ballenpresse oder eine so genannte Vorpresskammer einer Rechteckballenpresse, von der aus ein Raffer das Erntegut in die Presskammer fördert, wo es durch einen Stopfer komprimiert wird, oder einen Laderaum eines Ladewagens handeln kann.
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Über die Breite des Förderkanals
10 ist eine Anzahl von Messern
22 verteilt, die an ihrem bezüglich der Flussrichtung des Ernteguts durch den Förderkanal
10 vorderen Ende um eine Achse
24 schwenkbar oder auf andere Weise bewegbar gelagert sind. Durch einen Aktor oder von Hand können die Messer
22 zwischen einer Außerbetriebsstellung, in der sie mit dem Bezugszeichen
22 gekennzeichnet sind und sich außerhalb des Förderkanals
10 befinden, und einer Betriebsstellung, in der sie mit dem Bezugszeichen
22‘ gekennzeichnet sind und durch Schlitze im unteren Boden des Förderkanals
10 in den Förderkanal
10 hinein ragen, um die Achse
24 verschwenkt werden. In beiden Stellungen können die Messer
22,
22‘ arretiert werden, wobei in der Betriebsstellung in der Regel ein Ausweichen möglich ist, um Schäden durch Fremdkörpern vorzubeugen. Hierzu sei auf die Offenbarung der
DE 10 2008 019 086 A1 verwiesen. Üblicherweise greifen die Zinken
20 jeweils in den Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar benachbarten Messern
22‘ ein, um das Erntegut zu zerschneiden. Die Zinken
20 dienen im Betrieb demnach quasi als Gegenschneiden für die Messer
22‘.
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Unterhalb der unteren Wand des Förderkanals 10 ist rückwärtig der Messer 22 ein linearer Aktor 25 angeordnet, der beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden kann. Der Aktor 25 haltert einen Sensor 26, der über eine Halterung 28 mit dem Aktor 25 verbunden ist. Der Sensor 26 ist zur Bestimmung der Schärfe der Schneidkanten 30 der Messer 22 eingerichtet und erzeugt ein (möglichst fokussiertes) Magnetfeld 32, das sich in Richtung auf ein dem Sensor 26 jeweils benachbartes Messer 22 ausdehnt. Der Sensor 26 umfasst zudem eine Induktionsspule oder eine magnetorestriktives Element oder ein anderes Mittel zur Erfassung des Magnetfelds am Ort des Sensors 26.
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Eine Steuerung 34 ist mit dem Sensor 26 und dem Aktor 25 gekoppelt und veranlasst bei Bedarf, z.B. auf eine Bedienereingabe in eine Bedienerschnittstelle hin oder nach Ablauf einer bestimmten Erntezeitspanne, wenn die Messer 22 gerade ausgeschwenkt sind, dass der Aktor 25 den Sensor 26 quer zur Breite des Förderkanals 10 über die Messer 22 (oder eine repräsentative Teilanzahl davon) bewegt, mit einer möglichst konstanten Geschwindigkeit und/oder einer Rückführung eines Signals hinsichtlich der Geschwindigkeit des Aktors 25 an die Steuerung 34. Das Magnetfeld 32 wird durch die dem Sensor 26 benachbarten Schneidkanten 30 der ferromagnetischen Messer 22 beeinflusst, was dazu führt, dass sich beim Bewegen des Sensors 26 entlang der Breite des Förderkanals 10 das vom Sensor 26 erfasste Magnetfeld 32 sukzessive ändert. Die vom Sensor 26 erfasste, der Steuerung 34 zugeführte Ausgangsspannung enthält somit eine Information über die Form der Schneidkanten 30 der Messer 22, z.B. hinsichtlich des Radius. Die Steuerung 34 kann demnach anhand der Signale des Sensors 26 evaluieren, ob die Messer 22 noch hinreichend scharf sind oder nicht. Im zweiten Fall gibt sie einen Signalwert an die Bedienerschnittstelle ab, damit der Bediener einen Schleifvorgang der Messer 22 durchführt oder veranlasst.
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Die Halterung 28 kann den Sensor 26 mittels eines durch die Steuerung 34 kontrollierten Verstellantriebs (nicht gezeigt) um eine sich parallel zur Bewegungsrichtung des Sensors 26 über die Breite des Förderkanals 10 erstreckende Achse verschwenken, um ihn zwischen der in 1 gezeigten Messposition und einer nach hinten verschwenkten Ruheposition zu bewegen, die der Sensor 26 insbesondere dann einnimmt, wenn sich die Messer 22‘ in der Betriebsstellung befinden. Eine Verstellung des Sensors 26 in eine Ruheposition könnte auch entfallen, wenn sich der Sensor 26 bei Nichtgebrauch seitlich neben den Messern 22 befindet.
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Der Verstellantrieb der Halterung 28 kann auch dazu dienen, den Abstand zwischen dem Aktor 25 und dem Sensor 26 zu verändern, d.h. den Sensor 26 in der Messposition in einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Sensor 26 und dem Messer 22 zu verbringen und/oder den Sensor 26 in der Messposition um die sich parallel zur Bewegungsrichtung des Sensors 26 über die Breite des Förderkanals 10 erstreckende Achse zu verschwenken. Diese Bewegungen können durch die Steuerung 34 basierend auf den Signalen des Sensors 26 kontrolliert werden. Die Steuerung 34 erfasst demnach das Signal des Sensors 26 und verbringt ihn näher an die Messer 22, wenn sein Signal einen ersten Schwellenwert unterschreitet. Analog wird der Sensor 26 von den Messern 22 abgezogen, wenn sein Signal einen zweiten Schwellenwert überschreitet.
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Da der Sensor 26 nicht nur die Schärfe der Schneidkanten 30 der Messer 22, sondern auch ihre Position erkennen kann, können seine Signale auch dazu dienen, dass die Steuerung 34 den Verschwenkwinkel der Messer 22 in der Außerbetriebsstellung um die Achse 24 derart kontrolliert, dass die Schneidkanten 30 in der Außerbetriebsstellung in eine vorbestimmte Position gelangen, in der sie durch den Sensor 26 möglichst gut untersuchbar sind. Die Steuerung 34 kontrolliert demnach einen nicht gezeigten Aktor, der die Messer 22 zwischen der Betriebsstellung und der Außerbetriebsstellung bewegt, derart an, dass die Schneidkanten 30 in der Außerbetriebsstellung in eine vorbestimmte Position gelangen, in der sie durch den Sensor 26 möglichst gut untersuchbar sind, oder legt in analoger Weise über einen anderen Aktor die Position eines Anschlags fest, der die Position der manuell oder fremdkraftbetätigt zwischen der Betriebsstellung und der Außerbetriebsstellung bewegten Messer 22 in der Außerbetriebsstellung definiert. Hierdurch wird einerseits der Verschleiß der Messer 22 kompensiert, um sie unabhängig davon in eine gute Messposition zu verbringen, sodass auch der im vorhergehenden Absatz erwähnte Verstellantrieb der Halterung 28 entfallen könnte, andererseits kann auch erkannt werden, wenn die Messer 22 übermäßig verschlissen sind und dem Bediener über die Bedienerschnittstelle eine entsprechende Information gegeben werden. In ähnlicher Weise kann die Position der Messer 22‘ in der Betriebsstellung angepasst werden.
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Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Förderkanals 10 mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Schärfe der Messer 22, bei welcher die Messer 22 an einem Messerbalken 36 angebracht sind, welcher mittels eines linearen Aktors 38 seitlich verfahren werden kann. Der Sensor 26 befindet sich, wenn keine Messung der Schärfe erfolgt, d.h. die Messer 22 in der Erntemaschine in ihrer Außerbetriebsstellung oder Betriebsstellung sind, seitlich neben den Messern 22.
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Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Förderkanals 10 mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Schärfe der Messer 22. Hier wird der Messerbalken 36 unter Verwendung eines Handgriffs 42 manuell seitlich ausgefahren. Ein Positionssensor 40 misst dabei die Position und somit auch die Verfahrgeschwindigkeit des Messerbalkens 36. Diese Information wird von der Steuerung 34 mit der Sensorinformation des Sensors 26 gekoppelt und daraus die Schärfe der Schneidkanten 30 berechnet. Auch hier befindet sich der Sensor 26, wenn keine Messung der Schärfe erfolgt, d.h. die Messer 22 in der Erntemaschine in ihrer Außerbetriebsstellung oder Betriebsstellung sind, seitlich neben den Messern 22.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008019086 A1 [0002, 0020]
- DE 102011005317 A1 [0005, 0012]
- DE 102014218408 A1 [0005, 0012]
- DE 10346412 A1 [0005]