DE202005002495U1

DE202005002495U1 - Elektromotorisch betriebene Dosiereinrichtung für körniges Gut

Info

Publication number: DE202005002495U1
Application number: DE200520002495
Authority: DE
Original assignee: Agtron Enterprises Inc Saskatoon; AGTRON ENTPR Inc; Horsch Maschinen GmbH
Current assignee: Agtron Enterprises Inc Saskatoon; AGTRON ENTPR Inc; Horsch Maschinen GmbH
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2015-02-16

Abstract

Elektromotorisch betriebene Dosiereinrichtung für körniges Gut, insbesondere zum Einsatz in einer pneumatisch arbeitenden Verteilmaschine für Dünger und/oder Saatgut o. dgl., mit einem Dosierorgan (14), das wenigstens ein elektromotorisch angetriebenes Zellenrad (32) aufweist, das eine Drehzahlsteuerung zur Mengendosierung für das zu dosierende körnige Gut (22) aufweist, wobei einem elektrischen Antriebsmotor (34) des Zellenrades (32) eine Drehzahlregelung zur variablen Mengendosierung und/oder zum Ausgleich von Antriebsmomentschwankungen des Zellenrades (32) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung eine variable Stromrichtungsumkehr zur Beschleunigung und/oder Abbremsung des elektrischen Antriebsmotors (34) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betriebene Dosiereinrichtung für körniges Gut, insbesondere zum Einsatz in einer pneumatisch arbeitenden Verteilmaschine für Saatgut und/oder Düngemittel.
Pneumatisch arbeitende Verteilmaschinen dienen unter anderem zum Ausbringen von körnigem Gut, insbesondere von Saatgut und/oder von Düngemittel. Diese insbesondere aus der landwirtschaftlichen Praxis bekannten Verteilmaschinen weisen einen Vorratsbehälter für das zu verteilende Gut und eine Dosiereinrichtung zur Dosierung des Verteilgutes über ein Dosierorgan auf. Von der Dosiereinrichtung wird das Gut über eine pneumatische Förderleitung zur einem Verteiler gefördert, von dem wiederum Leitungen zu den einzelnen Ausbringorganen, insbesondere zu Säscharen führen. Bei größeren Verteilmaschinen wird die pneumatische Förderleitung üblicherweise zunächst waagrecht geführt, wonach ein Richtungswechsel der Förderleitung zu dem weiter oben angeordneten Verteiler erfolgt. Die Förderleitung zum Verteiler ist normalerweise im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet. Derartige pneumatische Drill- oder Sämaschinen mit Verteiler sind bspw. in der DE 196 18 086 A1 , in der DE 197 17 212 A1 und in der DE 197 17 214 A1 beschrieben.
Da die Ausbringmenge an körnigem Gut an unterschiedliche Einsatzbedingungen wie bspw. die Korngröße, die Schüttdichte sowie die Fahrgeschwindigkeit der Verteilmaschine angepasst werden muss, weist das Dosierorgan üblicherweise ein in der Rotationsgeschwindigkeit regulierbares Zellenrad als Dosierorgan. Bei sich verändernder Fahrgeschwindigkeit der Verteilmaschine ist eine variable Regelung der Antriebsdrehzahl des üblicherweise elektromotorisch betriebenen Zellenrades notwendig. Eine derartige Drehzahlregelung erfolgt üblicherweise mittels einer sog. Pulsweitenmodulierung (PWM) des Antriebssignals für den Elektromotor, so dass bei sich erhöhender Fahrgeschwindigkeit die Antriebsdrehzahl erhöht werden kann. Bei einer Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit reduziert sich die Drehzahl des Zellrades aufgrund des mit reduzierten Flanken versehenen PWM-Signals aufgrund der Widerstände im Antriebsorgan. Diese Drehzahlanpassung genügt jedoch für viele Anwendungen nicht, da die Förderleistung der Dosiereinrichtung nicht mit der gewünschten Exaktheit an die variablen Einsatzbedingungen der Verteilmaschine anpassbar ist.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Dosiereinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der eine exakte Drehzahlregelung zur Anpassung an unterschiedliche Umgebungsparameter bzw. Fahrzustände ermöglicht ist.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine elektromotorisch betriebene Dosiereinrichtung für körniges Gut mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs, die insbesondere zum Einsatz in einer pneumatisch arbeitenden Verteilmaschine für Dünger und/oder Saatgut oder dergleichen vorgesehen ist, weist ein Dosierorgan auf, das wenigstens ein elektromotorisch angetriebenes Zellenrad umfasst, das eine Drehzahlsteuerung zur Mengendosierung für das zu dosierende körnige Gut aufweist. Wie bei bekannten Systemen ist dem elektrischen Antriebsmotor des Zellenrades eine Drehzahlregelung zur variablen Mengendosierung und/oder zum Ausgleich von Antriebsmomentschwankungen des Zellenrades zugeordnet. Zudem sieht die Erfindung vor, dass die Drehzahlregelung eine variable Stromrichtungsumkehr zur Beschleunigung und/oder Abbremsung des elektrischen Antriebsmotors je nach Bedarf umfasst.
Auf diese Weise wird ein Freilaufeffekt vermieden, der ansonsten durch den unregelmäßigen Antriebsmomentenbedarf im Dosierorgan entsteht und der die Regelgenauigkeit reduziert. Aus diesem Grund wird bei bekannten Antriebseinrichtungen für Dosierorgane oftmals ungewollt überdosiert, da eine notwendige Drehzahlreduzierung zur schnellen Drosselung der Förderleistung mit den bekannten Steuereinrichtungen oftmals nicht realisierbar ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung hingegen sieht eine Drehzahlregelung für das Zellenrad vor, die Drehzahlschwankungen sowie Schwankungen des Antriebsmoments und/oder Fahrzustandsänderungen berücksichtigen kann. Diese Drehzahlreglung kann insbesondere eine Pulsweitenmodulation des Ansteuersignals des elektrischen Antriebsmotors vorsehen. Die neuartige, erfindungsgemäße Steuerung kann beim Reduzieren der Drehzahl die Stromrichtung ändern und auf diese Weise die Dosiereinrichtung aktiv bremsen. Dadurch kann die Drehzahl auch bei Drehmoment schwankungen im Dosiergerät exakt eingehalten werden, wodurch die Dosiergenauigkeit wesentlich zunimmt.
Zur Regelung ist vorzugsweise eine Erfassung der Antriebsdrehzahl des elektrischen Antriebsmotors vorgesehen. Diese Erfassung kann wahlweise durch einen Drehzahlsensor oder durch eine geeignete Sensorik innerhalb des Antriebsmotors realisierbar sein.
Weiterhin ist vorzugsweise eine Drehzahlreglung vorgesehen, die an spezifische Einsatzfelder und an wechselnde Umgebungsparameter anpassbar ist. So kann die Drehzahlregelung der Dosiereinrichtung bspw. eine Drehzahlsteigerung des Antriebsmotors vorsehen, die eine Geschwindigkeitszunahme der Verteilmaschine bzw. eines Zugfahrzeugs sowie einen fahrzeugspezifischen Multiplikator berücksichtigt. Der fahrzeugspezifische Multiplikator kann insbesondere Leitungswege und/oder Reaktionsverzögerungen im Dosiersystem bzw. im Regelsystem berücksichtigen. Auf diese Weise kann bei Beschleunigungssituationen, z. B. am Feldrand die Drehzahl während der Beschleunigung um einen voreingestellten Wert zusätzlich angehoben werden, wodurch die Reaktionsverzögerungen im Regelsystem und auch die Verzögerung des Lufttransports des körnigen Guts bis zu den Säscharen kompensiert werden können.
Da das körnige Gut typischerweise einen Leitungsweg zwischen Dosierorgan und den Säscharen zurücklegen muss, der bei einer typischen Fördergeschwindigkeit einer Verweildauer von ca. einer Sekunde entspricht, kann bei stärkeren Beschleunigungen oder Verzögerungen der Verteilmaschine die ausgebrachte Menge an körnigem Gut in Bezug auf die bereits erreichte Fahrgeschwindigkeit falsch sein, wenn nicht der Leitungsweg berücksichtigt wird. Dies kann bspw. auf die erwähnte Weise mittels eines geeigneten Multiplikators erfolgen, der bei Beschleunigungen für eine stärkere Drehzahlanhebung des Zellenrades sorgt, so dass bei der zum Ausbringzeitpunkt nochmals erhöhten Fahrgeschwindigkeit die jeweilige Menge an ausgebrachtem körnigen Gut mit der benötigten Menge weitgehend übereinstimmt. In gleicher Weise kann bei einer stärkeren Verzögerung der Verteilmaschine durch geeignete zusätzliche Drehzahlabsenkung des Zellenrades dafür gesorgt werden, dass bei der zum Ausbringzeitpunkt nochmals reduzierten Fahrgeschwindigkeit die jeweilige Menge an ausgebrachtem körnigen Gut mit der benötigten Menge weitgehend übereinstimmt.
Selbstverständlich umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Dosierung von körnigem Gut, bei dem ein elektromotorisch betriebenes Zellenrad in seiner Drehzahl exakt an die jeweiligen Umgebungsparameter angepasst wird. Durch eine variable Stromrichtungsumkehr des elektrischen Antriebsmotors für das Zellenrad kann dieses nicht nur beschleunigt, sondern bei Bedarf auch aktiv verzögert werden, wenn bspw. der Gutstrom sehr plötzlich stark reduziert werden soll. Dies kann insbesondere bei starken Verzögerungen oder bei ungeplanten Stillständen der Verteilmaschine der Fall sein. Auch hier ist vorzugsweise eine bedarfsgerechte Anpassung der Regelparameter an die jeweilige Maschine sowie deren individuellen Besonderheiten vorgesehen, so dass der an den Säscharen ausgebrachte Gutstrom möglichst exakt der gewünschten Ausbringmenge je zurückgelegter Wegstrecke entspricht. Diese exakte Zumessung des Verteilgutes wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass bei der Auswertung der wechselnden Fahrgeschwindigkeiten bzw. der variablen Beschleunigungen und Verzögerungen ein Faktor vorgesehen ist, der die Leitungswege zwischen Dosierorgan und Ausbringort (z.B. Säschare) berücksichtigt.
Die Erfindung wird nachfolgen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Verteilmaschine zum Verteilen von körnigem Gut.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild zur Verdeutlichtung der Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors einer Dosiereinrichtung gemäß 1.
Die Prinzipdarstellung der 1 illustriert eine Verteilmaschine 10 zum Verteilen von körnigem Gut, die einen Vorratsbehälter 12 für das zu verteilende Gut, ein Dosieraggregat 14 sowie einen Verteiler 16 aufweist. Ein Gebläse 18 erzeugt einen Luftstrom, dem im Dosieraggregat 14 mittels eines Dosierorgans 20, bspw. eines Zellenrades, eine vorgebbare Menge an körnigem Verteilgut 22 zugemessen wird. Das Dosieraggregat 14 ist mit dem Verteiler 16 über eine pneumatische Förderleitung 24 verbunden. Die pneumatische Förderleitung 24 verläuft in einem Bereich zwischen Dosieraggregat 14 und Verteiler 16 zunächst im Wesentlichen waagrecht und beschreibt danach eine Krümmung entlang eines Rohrbogens 30, die in einen im Wesentlichen senkrechten Leitungsabschnitt 26 führt, der schließlich von unten im Verteiler 16 mün det. Von dort führen mehrere Verteilerschläuche 28 zu einzelnen Ausbringorganen (nicht dargestellt). Dies können insbesondere Säschare sein.
Die schematische Darstellung der 2 verdeutlicht den Antrieb des Zellenrads 32 des Dosieraggregats 14, dem ein elektrischer Antriebsmotor 34 zugeordnet ist, der das Zellenrad 32 mit variabler Drehzahl antreibt. Dem Antriebsmotor 34 und/oder dem Zellenrad 32 ist ein Drehzahlsensor 36 zur Erfassung der aktuellen Drehzahl n des Zellenrades 32 zugeordnet. Mittels der Sensorwerte des Drehzahlsensors 36 kann in einer zentralen Regeleinrichtung 38 eine bedarfsgerechte Drehzahlregelung des Antriebsmotors 34 und damit des Zellenrades 32 erfolgen, um zu jedem Zeitpunkt eine gewünschte Menge an zu verteilendem Gut 22 in den Luftstrom dosieren zu können.
Neben einer Pulsweitenmodulation (PWM) zur Antriebsdrehzahlregelung sieht die erfindungsgemäße Regelung eine zusätzliche Drehrichtungsumkehr am Antriebsmotor 34 je nach Drehmomentbedarf vor, so dass das Zellenrad 32 auch gezielt beschleunigt oder gebremst werden kann, bspw. während einer Beschleunigungsphase der Verteilmaschine bzw. des Zugfahrzeugs.
Weiterhin ist vorzugsweise eine Drehzahlreglung vorgesehen, die an spezifische Einsatzfelder und an wechselnde Umgebungsparameter anpassbar ist. So kann die Drehzahlregelung des Zellenrades 32 eine Drehzahlsteigerung des Antriebsmotors 34 vorsehen, die eine Geschwindigkeitszunahme der Verteilmaschine bzw. eines Zugfahrzeugs sowie einen fahrzeugspezifischen Multiplikator berücksichtigt. Der fahrzeugspezifische Multiplikator kann insbesondere Leitungswege und/oder Reaktionsverzögerungen im Dosiersystem bzw. im Regelsystem berücksichtigen. Auf diese Weise kann bei Beschleunigungssituationen, z. B. am Feldrand die Drehzahl während der Beschleunigung um einen voreingestellten Wert zusätzlich angehoben werden, wodurch die Reaktionsverzögerungen im Regelsystem und auch die Verzögerung des Lufttransports des körnigen Guts bis zu den Säscharen kompensiert werden können.
Da das körnige Gut typischerweise einen Leitungsweg zwischen Dosierorgan und den Säscharen zurücklegen muss, der bei einer typischen Fördergeschwindigkeit einer Verweildauer von ca. einer Sekunde entspricht, kann bei stärkeren Beschleunigungen oder Verzögerungen der Verteilmaschine die ausgebrachte Menge an körnigem Gut in Bezug auf die bereits erreichte Fahrgeschwindigkeit falsch sein, wenn nicht der Leitungsweg berücksichtigt wird. Dies kann bspw. auf die erwähnte Weise mittels eines geeigneten Multiplikators erfolgen, der bei Beschleunigungen für eine stärkere Drehzahlanhebung des Zellenrades 32 sorgt, so dass bei der zum Ausbringzeitpunkt nochmals erhöhten Fahrgeschwindigkeit die jeweilige Menge an ausgebrachtem körnigen Gut mit der benötigten Menge weitgehend übereinstimmt. In gleicher Weise kann bei einer stärkeren Verzögerung der Verteilmaschine durch geeignete zusätzliche Drehzahlabsenkung des Zellenrades 32 dafür gesorgt werden, dass bei der zum Ausbringzeitpunkt nochmals reduzierten Fahrgeschwindigkeit die jeweilige Menge an ausgebrachtem körnigen Gut mit der benötigten Menge weitgehend übereinstimmt.
Die schematische Darstellung der 2 verdeutlicht die Möglichkeiten der Beeinflussung der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors 34. Mittels manueller Vorgaben an einer Eingabeeinrichtung 40 kann der Benutzer die gewünschte Ausbringmenge einstellen. Die möglichst exakte Einhaltung dieser Vorgabewerte erfolgt in der Regelschaltung 38 auf Basis der Messwerte für die Drehzahl n des Zellenrades sowie der Fahrgeschwindigkeit v der Verteilmaschine. Die Beschleunigungen und Verzögerungen der Verteilmaschine sind durch die Berücksichtigung der Geschwindigkeitsänderungen je Zeiteinheit ermittelbar.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

Claims

Elektromotorisch betriebene Dosiereinrichtung für körniges Gut, insbesondere zum Einsatz in einer pneumatisch arbeitenden Verteilmaschine für Dünger und/oder Saatgut o. dgl., mit einem Dosierorgan (14), das wenigstens ein elektromotorisch angetriebenes Zellenrad (32) aufweist, das eine Drehzahlsteuerung zur Mengendosierung für das zu dosierende körnige Gut (22) aufweist, wobei einem elektrischen Antriebsmotor (34) des Zellenrades (32) eine Drehzahlregelung zur variablen Mengendosierung und/oder zum Ausgleich von Antriebsmomentschwankungen des Zellenrades (32) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung eine variable Stromrichtungsumkehr zur Beschleunigung und/oder Abbremsung des elektrischen Antriebsmotors (34) umfasst.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung eine Pulsweitenmodulation (PWM) des Ansteuersignals des elektrischen Antriebsmotors (34) umfasst.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung eine Erfassung einer Antriebsdrehzahl (n) des elektrischen Antriebsmotors (34) vorsieht.
Dosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung an spezifische Einsatzfälle der Dosiereinrichtung bzw. der Verteilmaschine anpassbar ist.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung der Dosiereinrichtung eine Drehzahlsteigerung des Antriebsmotors (34) vorsieht, die eine Geschwindigkeitszunahme der Verteilmaschine bzw. eines Zugfahrzeugs sowie einen fahrzeugspezifischen Multiplikator berücksichtigt.
Dosiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrzeugspezifische Multiplikator Leitungswege und/oder Reaktionsverzögerungen im Dosiersystem bzw. im Regelsystem berücksichtigt.