DE19621391B4

DE19621391B4 - Ballenpresse für landwirtschaftliches Erntegut

Info

Publication number: DE19621391B4
Application number: DE1996121391
Authority: DE
Inventors: Jan-Hendrik Mohr; Ralf König
Original assignee: Claas KGaA mbH
Current assignee: Claas KGaA mbH
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2016-05-29
Also published as: FR2749130A1; DE19621391A1; FR2749130B1

Abstract

Ballenpresse für landwirtschaftliches Erntegut, bestehend aus einem Fahrwerk, einer Pickup, einem Förderkanal, einer Presskammer, einer Binde- sowie einer Abgabeeinrichtung, sowie beweglich angetriebenen Förder-, Press- und Bindeorganen einschließlich der zugehörigen Antriebe, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstrang der beweglich angetriebenen Förder-, Press- und/oder Bindeorgane der Ballenpresse zumindest ein Planeten-Summengetriebe angeordnet ist und dem Planeten-Summengetriebe Mittel (25-27) zur Steuerung der Drehzahl der Hauptantriebswelle (15) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kardanwelle (17) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ballenpresse für landwirtschaftliches Erntegut, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Antriebsschema einer solchen Ballenpresse ist beispielhaft in der DE 36 38 792 A1 gezeigt. Die Schrift erläutert eine landwirtschaftliche Ballenpresse mit einer Pickup, einem Förderkanal, einer Preßkammer, einer Binde- und Abgabeeinrichtung sowie beweglich angetriebenen Förder- und Preßorganen einschließlich der zugehörigen Antriebe. Die Ballenpresse wird im praktischen Einsatz an einen Ackerschlepper angehängt und von einer Zapfwelle des Schleppers angetrieben, an die eine Kardanwelle angeschlossen wird, von der aus die Antriebskräfte über ein in der Ballenpresse angeordnetes Hauptgetriebe an die angetriebenen Maschinenelemente verteilt werden. Die Antriebe der Ballenpresse sind dabei auf eine konstante Drehzahl der Zapfwelle von 1.000 U/min ausgelegt. Nun hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die Zapfwellen einiger Schlepper die vorgesehene Drehzahl nicht einhalten, was entweder zu einer geringeren Leistung der Ballenpresse bei Unterschreitung der Nenndrehzahl oder zu einer unzulässigen Überlastung der Antriebselemente bei einer Überschreitung der Nenndrehzahl führt. Außerdem hat sich als nachteilig erwiesen, daß immer nur wenige bzw. dieselben tragenden Zähne im Hauptgetriebe die Antriebslast übertragen. Insbesondere bei Lastspitzen treten an diesen Zähnen hohe Kräfte auf, für die sie ausgelegt sein müssen, an denen aber trotzdem ein gewisser Verschleiß festzustellen ist. Um einen gleichmäßigen Verschleiß der Zähne zu erreichen, muß deshalb bei Wartungsarbeiten die Hauptantriebswelle im Verhältnis zu den übrigen Abtrieben "gedreht" werden, was mit erheblichem Arbeitsaufwand verbunden ist. Ein weiterer Nachteil ist das große Bauvolumen des Hauptgetriebes, das erforderlich ist, um die auftretenden Kräfte beherrschen zu können. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die bekannten Antriebskonzepte für Ballenpressen keine Reversierung zulassen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Antrieb einer Ballenpresse so auszulegen, dass er eine etwa konstante Drehzahl einhält, die Zähne des Hauptgetriebes gleichmäßiger belastet werden und eine geringere Baugröße des Hauptgetriebes möglich wird. Außerdem wäre es wünschenswert, eine Reversierung des Antriebes für den Fall von Verstopfungen realisieren zu können.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein solches Planeten-Summengetriebe bietet den Vorteil, Drehzahlunterschiede ausgleichen zu können. Bei Einsatz mehrerer Planetenräder wird die Antriebskraft nicht über ein Zahnradpaar, sondern über die Zähne der mehreren Planetenräder übertragen. Die Verteilung der zu übertragenden Antriebskräfte auf mehrere Planetenräder erlaubt es, diese kleiner zu dimensionieren und dadurch insgesamt kleinere Abmessungen des Hauptgetriebes zu erreichen.

Indem die Mittel zur Steuerung der Hauptantriebswelle in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kardanwelle und der Hauptantriebswelle zugeordnete Drehzahlsensoren umfassen, die an eine Steuerelektronik gekoppelt sind und wobei die Steuerelektronik die Drehzahl des das Planeten-Summengetriebe antreibenden zweiten Antriebs ändern, kann stufenlos eine gewünschte Drehzahl der Hauptantriebswelle erreicht werden.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Eingang des Planetensummengetriebes von der mit der Zapfwelle verbundenen Kardanwelle und der zweite Eingang von einem zweiten Antrieb, wie beispielsweise einem Elektro- oder Hydromotor, antreibbar. Im Falle des Ausschaltens der Zapfwelle ist es bei dieser Anordnung auch möglich, nicht nur unter geringere Drehzahlunterschiede auszugleichen, sondern je nach Steuerung des zweiten Antriebs den gesamten Antriebsstrang im Falle von z.B. Verstopfungen oder Wartungsarbeiten zu reversieren. Um das Planeten-Summengetriebe leicht im vorderen Bauraum unterbringen zu können, ist vorteilhaft, direkt vor oder hinter dem Planeten-Summengetriebe ein Kegelradgetriebe anzuordnen, um die Hauptantriebswelle quer zur Fahrtrichtung der Ballenpresse ausrichten zu können. Durchmesser und Verzahnung der Zahnräder sollten so gewählt werden, dass die Hauptantriebswelle bei stillstehendem zweiten Antrieb und einer Drehzahl der Zapfwelle von etwa 1.000 U/min eine Drehzahl von etwa 50 U/min erreicht. Bei einer solchen Auslegung wird vermieden, dass im Normalfall bei korrekter Drehzahl der Zapfwelle des Schleppers Energie zum Antreiben des zweiten Antriebs vergeudet wird.

Allerdings ist dann, wenn ein Hydromotor als zweite Antriebsquelle eingesetzt ist, zu beachten, dass diese gerade bei niedriegen Drehzahlen einen schlechten Wirkungsgrad haben, deshalb kann auch eine andere Auslegung in Betracht kommen. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn durch ein sich drehendes Hohlrad eine gleichmäßigere Belastung erreicht wird. Eine günstige Kombination ergibt sich, wenn der erste Antrieb über eine Hohlwelle auf das Sonnenrad, der zweite Antrieb auf das Hohlrad wirkt, die Planetenräder mit beiden im Eingriff stehen und über einen Steg bzw. Planetenradträger mit der Hauptantriebswelle drehfest verbunden ist. Von der Hohlwelle, auf die der erste Antrieb wirkt, kann über zumindest ein mit der Hohlwelle drehfest verbundenes Zahnrad oder anderes Antriebsmittel wie beispielsweise Riemen- oder Schneckentriebe Antriebsenergie an nachgeordnete beweglich angetriebene Förder-, Preß- und/oder Bindeorgane übertragen werden. Anstelle von der Hohlwelle kann die Antriebsenergie für nachgeordnete Organe je nach Aufgabenstellung auch von der Hauptantriebswelle übertragen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Planeten-Summengetriebe von einer Steuerelektronik geregelt. Von Drehzahlsensoren werden die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen ermittelt, mit Sollwerten verglichen und bei Differenzen dem zweiten Antrieb ein Stellsignal übermittelt, durch das die festgestellte Drehzahldifferenz ausgeglichen werden soll. Die Steuerelektronik kann so ausgelegt sein, daß sie die Abtriebsdrehzahl der Hauptantriebswelle auf einen vorgewählten Wert einregelt. Die Steuerelektronik kann das Planeten-Summengetriebe jedoch auch kennliniengesteuert regeln. Dabei können die Kennlinien lastabhängig sein. Dementsprechend würde die Steuerelektronik beispielsweise bei einer von einer entsprechenden Sensorik ermittelten geringen Last die Abtriebsdrehzahl verringern, um genügend Material für eine ausreichende Kanalbefüllung bei gleicher Vorfahrtgeschwindigkeit zu sammeln. Je nach Maschinenauslegung könnte die Drehzahl jedoch auch erhöht werden. Bei einer zu hohen Belastung könnte die Drehzahl reduziert werden, um den Fahrer zu einer Verringerung der Geschwindigkeit zu veranlassen. Die Steuerelektronik sollte über ein CAN-Bussystem mit der Elektronik der Ballenpresse verknüpft und die Funktionen der Steuerelektronik über eine im Fahrerstand des Schleppers befindliche Bedienbox steuerbar sein.

Die Erfindung ist nicht nur in der gezeigten gezogenen Großballenpresse, sondern auch in gezogenen Rundballen-, Kompaktrollen- und Hochdruckpressen und entsprechenden selbstfahrenden Einheiten anwendbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:

1: eine Ballenpresse in der Seitenansicht, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist,
2: ein Antriebsschema für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Antriebsstranges.
Die in der 1 dargestellte Ballenpresse 1 beinhaltet einen Preßkanal 2, in dem das Erntegut 3 mittels eines von einem Kurbeltrieb 4 oszillierend angetriebenen Preßkolben 5 in Richtung zum Ausgang des Preßkanals 2 verdichtet und fortbewegt. Der fertige Ballen verläßt am Abgabeende 6 die Ballenpresse. Nicht näher dargestellt ist die Knotereinrichtung 7 mit den zugehörigen Bindenadeln. Die Antriebe der in 1 gezeigten Ballenpresse entsprechen dem bekannten Stand der Technik. Die Ballenpresse wird vom nicht dargestellten Schlepper über die Kardanwelle 17 angetrieben. Zur Speicherung von Drehenergie, die bei Spitzenbelastungen wieder abgegeben wird, ist sie mit einem Schwungrad 18 ausgerüstet. Die Gelenkwelle 17 ist mit dem Getriebeblock 19 in nicht näher erläuterter Weise antriebstechnisch gekoppelt. Von diesem Getriebeblock 19 werden die Antriebskräfte für den Kurbeltrieb 4, für einen das Erntegut durch den Zuführkanal 12 schiebenden Förderrechen 20, der Pickuptrommel 21 sowie weitere Aggregate, wie beispielsweise die Bindeeinrichtung mit Bindenadeln, eine evtl. vorhandene Schneideinrichtung o.ä. abgeleitet.
In 2 wird nun ein Beispiel für die erfindungsgemäße Abwandlung des in 1 nicht näher dargestellten Getriebeblocks 19 dargestellt. Die Kardanwelle 17 überträgt die vom ersten Antrieb kommende Drehbewegung über ein Kegelradgetriebe 8 auf ein drehfest mit der Hohlwelle 10 verbundenes Zahnrad 9. Die Hohlwelle 10 überträgt die Drehbewegung auf das ebenfalls mit ihr drehfest verbundene Sonnenrad 11, das in Eingriff steht mit mehreren, beispielsweise drei Planetenrädern 13. Durch den Einsatz mehrerer Planetenräder 13, die mit dem Sonnenrad 11 in Eingriff stehen, tragen gleichzeitig mehrere Zähne der mehreren Planetenräder 13 die Antriebslast. Ständig neue Eingriffsstellungen der Verzahnung ermöglichen zusätzlich eine Reduzierung des erforderlichen Bauraumes. Die Zahnräder werden gleichmäßiger belastet. Im Vergleich zu den herkömmlichen Antrieben können die Zähne der Planetenräder 13 und des Sonnenrades 11 kleiner bei gleichem Eingangsdrehmoment oder gleich groß bei einem größeren übertragbaren Drehmoment ausgelegt werden. Das kleinere Getriebemodul mit geringeren Achsabständen führt zu einer höheren Leistungsdichte. Das Planetengetriebe läßt sich durch das Einbringen zusätzlicher Planeten weiter verstärken. Hieraus resultiert die Möglichkeit, bei gleichbleibendem zu übertragendem Drehmoment die Baugröße des Getriebes zu verringern. Rückkehrende Planetengetriebe, also Planetengetriebe mit koaxialer Lage der Anschlußwellen, bauen kompakter als Vorgelegegetriebe. Die Planetenräder 13 sind über den Steg oder Planetenträger 14 drehfest verbunden mit der Hauptantriebswelle 15. Neben dem Sonnenrad 11 befinden sich die Planetenräder 13 auch in Eingriff mit dem drehbar auf der Hauptantriebswelle 15 angeordneten Hohlrad 16, das über das Zahnrad 22, das vom zweiten Antrieb 24 in eine Drehbewegung versetzt wird, in Wirkverbindung steht. Insgesamt summiert das Planeten-Summengetriebe die Eingangsdrehzahlen vom ersten und zweiten Antrieb zu einer Ausgangsdrehzahl der Hauptantriebswelle 15. Um eine gewünschte Drehzahl der Hauptantriebswelle 15 erreichen zu können, muß bei konstanter Drehzahl der Kardanwelle 17 die Drehzahl des vom zweiten Antrieb 24 beaufschlagten Zahnrades 22 variabel sein. Um dies zu ermöglichen, sollte der zweite Antrieb 24 in seiner Drehzahl regelbar sein, wie das auf einfache und an sich bekannte Weise beispielsweise bei einem Elektromotor oder einem Hydromotor möglich ist.
Eine Steuerelektronik 26 ermittelt über Drehzahlsensoren 25 in jedem Fall die Drehzahl der Hauptantriebswelle 15, fakultativ auch des Zahnrades 22 bzw. des zweiten Antriebs 24 und evtl. auch der Kardanwelle 17. Ermittelt die Steuerelektronik 26 bei einem Vergleich der Istdrehzahl der Hauptantriebswelle 15 mit einem vorgegebenen Sollwert eine Differenz, gibt sie über die Leitung 27 einen Stellbefehl an den zweiten Antrieb 24, durch den die Differenz ausgeglichen werden soll, um dann abermals die Soll-/Istwerte der Hauptantriebswelle 15 miteinander zu vergleichen. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Drehzahlregelung erreicht. Die Steuerelektronik 26 ist über die Leitung 31 mit der übrigen Elektronik der Ballenpresse (Sensorik und Aktorik) sowie mit dem Schlepper verbunden und tauscht über diese Leitung digitale Informationen aus, die aus Anzeigewerten, Stellbefehlen, Kontrollsignalen etc. bestehen können. Sollte der Schlepper mit einer Drehzahlregelung der Zapfwelle ausgerüstet sein, so ist auch denkbar, daß sich beide Steuerelektroniken so einregeln, daß auf eine Einschaltung des zweiten Antriebs 24 möglichst verzichtet werden kann. Die Drehzahlregelung kann sich jedoch auch auf andere Vorgaben hin optimieren. Je nach Auslegung des zweiten Antriebs 24 und der Zähnezahl im Planeten-Summengetriebe 23 kann die Steuerelektronik 26 auf einen Reversierbefehl über die Leitung 31 ggfls. die Zapfwelle abschalten und den zweiten Antrieb 24 über die Leitung 27 so umsteuern, daß sich eine reversierende Drehzahl der Hauptantriebswelle 15 ergibt.
Neben dem über das Planeten-Summengetriebe geregelten Antrieb der Hauptantriebswelle 15 ist es möglich, über das Kegelradgetriebe 8 oder das drehfest mit der Hohlwelle 10 verbundene Zahnrad 28 Drehbewegungen auf das drehfest mit der Welle 30 verbundene Zahnrad 29 zu übertragen. Da die Drehbewegungen vor der Summierung durch das Planeten-Summengetriebe abgenommen werden, sind diese konstant proportional zur Drehzahl der Kardanwelle 17. Auf diese Weise lassen sich Organe antreiben, die nicht synchron laufen müssen zu den von der Hauptantriebswelle 15 angetriebenen Organe.

Claims

Ballenpresse für landwirtschaftliches Erntegut, bestehend aus einem Fahrwerk, einer Pickup, einem Förderkanal, einer Presskammer, einer Binde- sowie einer Abgabeeinrichtung, sowie beweglich angetriebenen Förder-, Press- und Bindeorganen einschließlich der zugehörigen Antriebe, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstrang der beweglich angetriebenen Förder-, Press- und/oder Bindeorgane der Ballenpresse zumindest ein Planeten-Summengetriebe angeordnet ist und dem Planeten-Summengetriebe Mittel (25-27) zur Steuerung der Drehzahl der Hauptantriebswelle (15) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kardanwelle (17) zugeordnet sind.
Ballenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (25-27) zur Steuerung der Drehzahl der Hauptantriebswelle (15) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kardanwelle (17) und der Hauptantriebswelle (15) zugeordnete Drehzahlsensoren (25) umfassen, die an eine Steuerelektronik (26) gekoppelt sind und wobei die Steuerelektronik (26) die Drehzahl eines das Planeten-Summengetriebe antreibenden zweiten Antriebs (24) ändert.
Ballenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang des Planeten-Summengetriebes von der Kardanwelle (17) und der zweite Eingang von dem zweiten Antrieb (24) antreibbar ist und dessen Ausgangswelle die Hauptantriebswelle (15) für die nachgeordneten beweglich angetriebenem Förder-, Press- und Bindeorgane ist.
Ballenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kardanwelle (17) und dem Eingang in das Planeten-Summengetriebe oder zwischen der Ausgangswelle und der Hauptantriebswelle (15) ein Kegelradgetriebe angeordnet ist.
Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser und Verzahnung der Zahnräder so gewählt ist, dass die Hauptantriebswelle (15) bei stillstehen zweiten Antrieb (24) und einer Drehzahl der Zapfwelle von etwa 1.000 U/min eine Drehzahl von etwa 50 U/min erreicht.
Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antrieb über eine Hohlwelle (10) auf das Sonnenrad (11), der zweite Antrieb (24) auf ein Hohlrad (16) wirkt und Planetenräder (13) mit beiden in Eingriff stehen und über einen Steg bzw. Planetenradträger (14) mit der Hauptantriebswelle (15) drehfest verbunden sind.
Ballenpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Hohlwelle (10) auf die der erste Antrieb wirkt, über zumindest ein weiteres mit der Hohlwelle (10) drehfest verbundenes Zahnrad oder anderes Antriebsmittel Antriebsenergie an nachgeordnete beweglich angetriebene Förder-, Press- und/oder Bindeorgane übertragen wird.
Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der Hauptantriebswelle (15) über ein hiermit in Eingriff stehendes Zahnrad oder anderes Antriebsmittel Antriebsenergie an nachgeordnete beweglich angetriebene Förder-, Press- und/oder Bindeorgane übertragen wird.
Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Planeten-Summengetriebe von der Steuerelektronik (26) geregelt wird.
Ballenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (26) des Planeten-Summengetriebes die Abtriebsdrehzahl der Hauptantriebswelle (15) auf einen vorgewählten Wert regelt.
Ballenpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (26) die Abtriebsdrehzahl kennliniengesteuert regelt, wobei in einem Speicher abgelegte Sollwerte mit einer Sensorik ermittelten Ist-Werten verglichen werden.