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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Optimierung der Betriebsweise einer landwirtschaftlichen
Ballenpresse, und insbesondere auf die Messung der Kapazität, mit der
die Ballenpresse arbeitet. Insbesondere ist die Ballenpresse so
ausgebildet, dass das Verhältnis
zwischen einer optimalen Rate des in die Ballenpresse von einem
Feld für
die Produktion von Ballen eintretenden Materials und der tatsächlichen
Strömungsrate
bestimmt wird. Die vorliegende Erfindung schließt weiterhin ein Steuersystem und
ein Verfahren zur Feststellung eines Parameters, der die Kapazität, mit der
die Ballenpresse arbeitet, anzeigt, beispielsweise zur Feststellung
des Verhältnisses
zwischen einer optimalen Rate der Erzeugung von Packen von Erntematerial,
die in der Ballenpresskammer der Ballenpresse geformt werden, und der
Strömungsrate
des Materials, das in die Ballenpresse von dem Feld aus eintritt.
Die Erfindung hat spezielle Anwendungen für die Optimierung des normalen
Betriebs der Ballenpresse unter Bedingungen, bei denen sich Ladungen
aus Erntematerial, die in die Ballenpresse eingespeist werden, ändern, wie beispielsweise
auf Feldern, bei denen sich ein ungleichförmiger Erntegutertrag ergibt.
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Übliche landwirtschaftliche
Ballenpressen umfassen ein Fahrgestell, das hinter einem Traktor über das
Feld geschleppt wird, wobei von diesem Heu, Stroh oder Silagegras
aufgenommen und dieses Erntematerial in eine Ballenpresskammer eingespeist
wird, in der es zu Packen komprimiert wird. Bei einer Art einer
bekannten Ballenpresse weisen die Packen einen Parallelepiped-Form
auf, und sie werden unter der Wirkung eines Presskolbens geformt, der
sich im Inneren der Ballenpresskammer hin- und herbewegt. Wenn die
Packen eine vorgegebene Länge
erreicht haben, so wird ein Bindemechanismus betätigt, um den fertigen Ballen
mit einer Vielzahl von Strängen
zu umgeben und die Strangenden miteinander zu verknoten, um einen
fertigen Ballen zu bilden, der dann aus der Ballenpresse ausgestoßen wird.
Eine Ballenpresse mit einer Anzeige in der Fahrerkabine mit einem
zugehörigen
Mikroprozessor für
ein Überwachungs-
und Steuersystem für
die Ballenpresse ist beispielsweise in der EP-A-0382 263 beschrieben.
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Üblicherweise
umfasst die Ballenpresskammer einen sich hin- und herbewegenden
Presskolben, der gegen den Packen gedrückt wird, wenn eine neue Ladung
an Erntematerial in die Kammer eingeführt wird. Um Erntematerial
in die Kammer einzuspeisen, ist eine Aufnahmebaugruppe mit einen
engen Abstand aufweisenden Zinken vorgesehen, die sich in der Bodenebene
befinden und das Erntematerial von dem Feld in einen Kanal einspeisen.
Wahlweise kann das in den Kanal eingespeiste Erntegut auf eine geeignete
Größe zerkleinert
werden, beispielsweise durch Hindurchführen des Erntematerials durch
einen Satz von Messern. In idealer Weise sollte das Erntematerial
in dem Kanal in gleichförmige
Mengen von Erntematerial vorkomprimiert werden, bevor es zu der
Ballenpresskammer überführt wird.
Dies kann mit Hilfe von Packer-Gabeln erreicht werden, die das Erntematerial
teilweise gegen eine Rückhalteeinrichtung
komprimieren, die an dem Ende des Kanals (gerade vor der Ballenpresskammer)
angeordnet ist. Ein Stopfermechanismus überführt das vorkomprimierte Erntematerial
in die Ballenkammer, wenn ausreichendes Material in dem Kanal zur
Verfügung
steht. Es gibt verschiedene Möglichkeiten,
wie der korrekte Überführungszeitpunkt
bestimmt werden kann, wobei beispielsweise eine bekannte Möglichkeit
in der Verwendung eines Sensors besteht, der anzeigt, wann ein vorgegebener
Druck in dem Kanal erreicht wurde. In idealer Weise arbeitet der
Packer kontinuierlich, während
der Stopfermechanismus lediglich dann betätigt wird, wenn eine geeignete
Teilmenge des Erntematerials vorhanden ist. Auf diese Weise wird
eine unnötige
Bewegung des Stopfermechanismus vermieden, und es werden gleiche
Mengen an Erntematerial in die Ballenpresskammer überführt.
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Der
Antrieb für
eine landwirtschaftliche Ballenpresse wird typischerweise von einer
Zapfwelle (PTO) an der Rückseite
des Traktors abgenommen. Außer
dieser Energiequelle können
andere Quellen, wie z. B. Hydraulikleistung, wahlweise von dem Traktor
geliefert oder auf der Ballenpresse ausgehend von dem Zapfwellenantrieb
unter Verwendung einer Hydraulikpumpe erzeugt werden. Der Zapfwellen-Antriebsmechanismus
wird zum Antrieb aller der Komponenten der Ballenpresse verwendet.
Diese Komponenten werden zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert.
Typischerweise wird der Presskolben mit einer gewissen Anzahl von
Betätigungen
pro Minute betrieben, während
der Stopfermechanismus lediglich dann arbeitet, wenn das Erntematerial
in dem Kanal den korrekten Druck erreicht hat. Um ein Verklemmen
der Ballenpresse zu verhindern, ist es erforderlich, die Betriebsweise
des Stopfermechanismus und des Presskolbens zu koordinieren. Beispielsweise
sollte der Stopfermechanismus blockiert werden, wenn sich der Presskolben
nicht in einer Startposition befindet (in der er den Eintritt in
die Ballenkammer freilässt).
Der Stopfermechanismus wird üblicherweise
durch eine Ein-Umdrehungs-Kupplung angetrieben, d. h., sobald sie
betätigt
wird, führt
die Kupplung eine Umdrehung aus und stoppt dann und wartet auf eine
weitere Betätigung.
Der Kupplungsantrieb für den
Stopfermechanismus wird aktiviert, wenn zwei Kriterien erfüllt sind:
Der Erntematerial-Dichte Sensor wurde aktiviert, und der Presskolben
ist in seine Startposition zurückgekehrt.
In Abhängigkeit
von der Rate der Erntegut-Aufnahme ist das Verhältnis der Presskolben-Hübe zu den
Stopfermechanismus-Betätigungen
eine ganze Zahl, beispielsweise 1, 2, 3. Es ist bekannt, dem Fahrer
des Traktors eine Anzeige dieses Wertes zu liefern. Beispiele von
Ballenpressen, auf die die vorstehende Beschreibung zutrifft, sind
die Großballenpressen
4860 und 4880, die von der Fa. New Holland Belgium N.V. geliefert
werden.
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Ein
Problem bei dem vorstehend beschriebenen Anzeigesystem besteht darin,
dass es auf ganzzahlige Werte beschränkt ist. Es liefert dem Fahrer
keine Informationen über
Zwischenwerte, die sich auf die tatsächliche Menge des von der Ballenpresse aufgenommenen
Erntematerials beziehen. Derartige Daten würden es dem Fahrer ermöglichen,
die Geschwindigkeit des Traktors so einzustellen, dass die Betriebsleistung
der Ballenpresse optimiert wird. Zusätzlich werden keine Werte unterhalb
von 1 dem Fahrer angezeigt. Ein Wert unterhalb von 1 ist eine Anzeige
dafür,
dass mehr Erntematerial aufgenommen wird, als unter Standardbedingungen
zu Ballen geformt werden kann, d. h. dass eine ausreichende Erntematerialmenge
in dem Kanal (Aktivierung des ersten Stopfermechanismus-Kriteriums)
für den nächsten Stopfvorgang
bereit steht, bevor der Presskolben zur Startposition zurückgekehrt
ist (zweites Stopfermechanismus-Kriterium). Dies muss nicht immer
ein Problem sein, weil eine gewisse Überkompression tolerierbar
ist. An irgendeinem Punkt ist das System jedoch überlastet – was üblicherweise zum Brechen von
speziell bemessenen Scherbolzen führt, die vorgesehen sind, um
schwerwiegende Schäden
an den Arbeitskomponenten der Ballenpresse zu vermeiden. Das Freimachen
des verstopften Kanals und das Ersetzen eines Scherbolzens verbraucht
jedoch wertvolle Erntezeit und führt
zu einem geringeren Wirkungsgrad.
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Als
eine Alternative oder zusätzlich
zu Scherbolzen beschreibt die EP-A-0876752 die Verwendung von kraftbetätigten Kupplungen.
Die Überwachung
der Betriebsweise der Ballenpresse wird mit Sensoren erreicht. Wenn
die Umdrehungsgeschwindigkeit eines überwachten Betriebselementes
Geschwindigkeitsgrenzen unterschreitet oder unter diese absinkt,
wird das überwachte
Betriebselement durch Aktivieren der Kupplung abgeschaltet. Eine Betätigung der
Kupplung stoppt jedoch die Betriebsweise des betreffenden Elementes,
sodass die Effizienz unvermeidbar sinken muss.
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Die
US-A-4106267 schlägt
die Verwendung einer Ballenpresse mit einem Presskolben und einem Stopfermechanismus
vor, die erst dann aktiviert werden, wenn eine ausreichende Teilmenge
an Erntematerial in dem Kanal vor der Ballenpresskammer vorhanden
ist. Hier wurden die Mechanismen des Presskolbens und des Stopfers
mechanisch mit einem gemeinsamen Antriebsstrang verbunden, so dass
keine weiteren Vorkehrungen erforderlich sind, um eine Kollision
des Stopfers und des Presskolbens während des Einbringens des Erntematerials
in die Ballenpresskammer zu verhindern. Die Kupplung dieses gemeinsamen
Antriebsstranges kann von dem Fahrer bei Empfang eines „Voll-Signals" von den Kanal-Messeinrichtungen
betätigt
werden, oder durch ein Gestänge,
das automatisch die Kupplung einkuppelt, wenn die Messeinrichtungen
ein vollständiges
Füllen
des Kanals anzeigen. Eine derartige momentane Betätigung der
Kupplung ist in üblichen
Ballenpressen nicht zulässig,
bei denen der Presskolben kontinuierlich hin- und herbewegt wird
und lediglich der Stopfer durch die Kanal-Messeinrichtungen betätigt wird.
In derartigen Systemen ist es erforderlich, die Betätigung des
Stopfers so lange hinauszuschieben, bis der Presskolben den Auslass
des Kanals geöffnet
hat. Das „Voll-Signal" des Kanalsensors
als solches liefert keine Information über die optimale Betriebsweise
des Ballenpresszyklus in derartigen üblichen Ballenpressen.
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Es
ist in der Technik bekannt, eine Ballenpresse mit einem oder mehreren
Sensoren auszurüsten,
die Daten über
die Menge von Erntematerial liefern, das von der Ballenpresse aufgenommen
und verarbeitet wird. Die US-A-5931801 schlägt die Verwendung derartiger
Sensoren vor und kombiniert die gelieferten Erntematerial-Daten mit einem GPS-System
zur Erstellung von Ertragskarten für das abgeerntete Feld. Dieses
System liefert jedoch keine Daten über die Effizienz des aktuellen
Ballenpressvorganges. Insbesondere gibt das System keine Anzeige
von unmittelbar bevorstehenden Überlastungen, wenn
eine große
Zeitspanne zwischen dem vollständigen
Füllen
des Kanals und der Bewegung der Stopfergabel liegt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zu schaffen, die bzw. das es dem Fahrer eines die Ballenpresse
ziehenden Traktors ermöglicht,
die Betriebsweise der Ballenpresse in einer besseren Weise zu optimieren, als
dies bisher bekannt ist.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine landwirtschaftliche
Ballenpresse geschaffen, die Folgendes umfasst:
einen mit Rädern versehenen
Rahmen;
eine Ballenpresskammer, die auf dem Rahmen befestigt
ist, um in dieser Packen aus Erntematerial zu formen;
Zuführungseinrichtungen,
die Folgendes umfassen:
– einen
Zuführungskanal,
der mit der Ballenpresskammer ausgerichtet ist;
– Aufnahmeeinrichtungen
zum Einspeisen von Erntematerial von einem Feld in den Zuführungskanal;
– Stopfereinrichtungen
12 zum Zuführen
von Erntematerial von dem Kanal in die Ballenpresskammer; und
Ballenpressen-Steuereinrichtungen,
die Einrichtungen umfassen, die den Fahrer über den Fortschritt der Betriebsweise
der Ballenpresse informieren und betreibbar sind, um Daten zu tiefem,
die sich auf die aktuelle Aufnahmerate des Erntematerials durch
die Aufnahmeeinrichtungen beziehen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Daten Daten umfassen, die sich auf das Verhältnis der
aktuellen Erntematerial-Aufnahmenrate verglichen mit einer optimalen
Erntematerial-Aufnahmerate beziehen.
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In
vorteilhafte Weise tiefem die Steuereinrichtungen eine Anzeige eines
Wertes, der sich auf das Verhältnis
der aktuellen Strömungsrate
des in die Ballenpresse eintretenden Erntematerials verglichen mit
einer optimalen Rate bezieht, mit der die Ballenpresse das Erntematerial
zu Ballen komprimieren kann. Vorzugsweise wird das Verhältnis in
Form von ganzzahligen und nicht-ganzzahligen Werten oder zumindest
mit einer Dezimalstelle angezeigt.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Betrieb einer landwirtschaftlichen Ballenpresse geschaffen,
die Folgendes umfasst:
einen mit Rädern versehenen Rahmen;
eine
an dem Rahmen befestigte Ballenpresskammer, um in dieser Packen
des Erntematerials zu formen;
Zuführungseinrichtungen, die Folgendes
umfassen:
– einen
Zuführungskanal,
der mit der Ballenpresskammer ausgerichtet ist;
– Aufnahmeeinrichtungen
zur Zuführung
von von einem Feld aufgenommenem Erntematerial in den Zuführungskanal;
– Stopfereinrichtungen 12 zur
Zuführung
des Erntematerials von dem Kanal in die Ballenpresskammer; und
Ballensteuereinrichtungen,
die Einrichtungen umfassen, die den Fahrer über den Fortschritt des Ballenpressvorganges
informieren
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden
Schritt umfasst:
Berechnen eines Wertes, der auf das Verhältnis der aktuellen
Aufnahmerate des Erntematerials durch die Zuführungseinrichtungen verglichen
mit einer optimalen Aufnahmerate bezogen ist.
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In
besonders vorteilhafter Weise können
die Ballenpresse und das Verfahren Ladungsmesseinrichtungen zur
Messung, wann eine Ladung aus Erntematerial den Zuführungskanal
bis zu einem vorgegebenen Füllgrad
gefüllt
hat, und zur Lieferung eines Ausgangssignals, das den Abschluss
dieses Füllens anzeigt,
verwenden. Die Steuereinrichtung kann einen Zeitgeber umfassen,
der gestartet wird, wenn eine neue Teilmenge beginnt, in den Kanal
einzutreten, und der gestoppt wird, wenn er das Ausgangssignal von
dem Ladungssensor empfängt.
Die Ballenpresse kann weiterhin eine Zeitsteuereinrichtung umfassen,
die ein Zeitsteuer-Ausgangssignal bezüglich der Betriebsgeschwindigkeit
des Presskolbens liefert. Die Steuereinrichtung kann eine sehr aussagekräftige Ballenpressen-Kapazitätsanzeige
liefern, wenn sie eine Rechenvorrichtung zur Feststellung eines
Verhältnisses
umfasst, das die Zeit zum Füllen der
ersten Kammer, verglichen mit der Presskolben-Zykluszeit aus den
Ausgängen
des Ladungs-Sensors und der Zeitsteuervorrichtung anzeigt.
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Die
vorliegende Erfindung wird vorzugsweise mit einer Ballenpresse verwendet,
die einen diskontinuierlichen Stopfermechanismus hat. Die vorliegende
Erfindung ist insbesondere zur Verwendung mit einer landwirtschaftlichen
Ballenpresse nützlich, die
eine Sammel- oder Vorkompressions-Kammer und einen diskontinuierlichen
Stopfermechanismus hat. Unter einem diskontinuierlichen Stopfermechanismus
wird ein Stopfermechanismus verstanden, der lediglich dann arbeitet,
wenn die Sammel- oder Vorkompressionskammer
eine vorgegebene Menge an Erntematerial empfangen hat. Es wird bevorzugt, wenn
die Anzeige des Verhältnisses
im Kontrast mit einem sich verringernden Wert des Verhältnisses
ansteigt. Es wird bevorzugt, dass die Vergrößerung des Kontrastes bezogen
auf die Verringerung des Wertes des Verhältnisses nicht-linear ist.
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Die
Unteransprüche
definieren weitere unabhängige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Eine Ballenpresse und ein Steuersystem
hierfür
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nunmehr mit weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme
auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht einer landwirtschaftlichen Ballenpresse, die
eine Aufnahmevorrichtung, einen Vorkompressions-Kanal, einen Stopfer
und eine Ballenpresskammer umfasst, auf die eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann;
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2 ist
eine ausführliche
Querschnittsansicht der Ballenpresse nach 1, die den
Stopfer in der zurückgezogenen
Stellung zeigt;
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3 ist
eine weitere ausführliche
Ansicht der Ballenpresse nach 1, die den
Stopfer bei Beginn seines Durchlaufes durch den Kanal zeigt;
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4 ist
eine weitere ausführliche
Ansicht der Ballenpresse nach 1, wenn
der Stopfer seinen Durchlauf durch den Kanal abgeschlossen hat;
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5 ist
eine ausführliche
Ansicht, die einen Sensor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, der zur Feststellung der Zeit
zum Füllen
des Kanals mit Erntematerial verwendet werden kann;
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6 ist
ein Diagramm, das die Zeitsteuerung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
ein Diagramm ähnlich
dem nach 6, jedoch für eine höhere Rate des in den Sammelkanal
eintretenden Erntematerials;
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8 zeigt
eine schematische Ansicht einer Anzeige gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
ein Blockschaltbild eines Messsystems gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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10 zeigt
eine graphische Darstellung des Verhältnisses (Ts–Tf)/Ts,
aufgetragen gegenüber dem
Verhältnis
Tf/Tp gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf bestimmte
Ausführungsformen und
bestimmte Zeichnungen beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung
nicht hierauf beschränkt, sondern
lediglich durch die Ansprüche.
Beispielsweise wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich unter
Bezugnahme auf eine Vorkompressionskammer oder einen Kanal beschrieben,
der unterhalb der Ballenpresskammer gelegen ist, doch ist die vorliegende Erfindung nicht
hierauf beschränkt,
sondern kann in vorteilhafter Weise zusammen mit einer Vorkompressions-
oder Sammelkammer oberhalb der Ballenpresskammer verwendet werden,
wie dies beispielsweise aus der US-A-4193251 bekannt ist (jedoch ohne
die neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung).
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Die
Ausdrücke „vorne", „hinten", „vorwärts", „rückwärts", „links", „rechts", „nach oben" und „nach unten", wie sie durchgehend
in dieser Beschreibung verwendet werden, werden bezüglich der
normalen Fahrtrichtung der Ballenpresse im Betrieb und ihrer normalen
Ausrichtung bestimmt, sofern dies nicht anders angegeben ist. Diese
Ausdrücke
sollen jedoch nicht als beschränkende
Ausdrücke
betrachtet werden.
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1 zeigt
eine landwirtschaftliche Ballenpresse 20, die einen Rahmen
oder ein Fahrgestell umfasst, das mit einem sich nach vorne erstreckenden
Teil ausgerüstet
ist, der an seinem vorderen Ende mit einer (nicht gezeigten) Anhängevorrichtung zum
Kuppeln der Ballenpresse 20 mit einem Schleppfahrzeug,
beispielsweise einem Traktor, versehen ist. Ein Windschutz 17 führt Erntematerial
zu einer Aufnahmebaugruppe 16, die Erntemateral von dem
Feld aufhebt, wenn sich die Ballenpresse 20 über dieses
Feld bewegt, und dieses Material in das vordere Ende eines nach
hinten und nach oben gekrümmten,
Ladungen bildenden Zuführungskanals 11 liefert,
der als eine Vorkompressionskammer für das Erntematerial dient.
Der Kanal 11 steht an seinem oberen Ende mit einer darüberliegenden
sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung
erstreckenden Ballenpresskammer 2 in Verbindung, in die
Erntematerial-Ladungen durch einen zyklisch arbeitenden Stopfermechanismus 12 geladen
werden. Ein kontinuierlich arbeitender Packer-Mechanismus 14 an
dem unteren vorderen Ende des Zuführungskanals 11 speist kontinuierlich
Material in den Kanal 11 ein und packt es in diesem, so
dass Ladungen des Erntematerials die Innenform des Kanals 11 übernehmen
und annehmen und ein gewisses Ausmaß an Vorkompression erreichen,
bevor sie periodisch mit der Gabel des Stopfermechanismus 12 in
Eingriff kommen und in die Ballenkammer 2 eingeschoben
werden. Erntematerial wird an einem Eintritt in die Ballenkammer 2 mit
Hilfe einer Erntegut-Haltevorrichtung oder einer Rückhaltevorrichtung 10 gehindert,
beispielsweise in Form von Fingern, die sich zwischen einer geschlossenen
Stellung (wie gezeigt), in der sie den Kanal 11 blockieren,
und einer offenen Stellung drehen können, in der sie es dem Erntematerial
ermöglichen,
in die Kammer 2 einzutreten. Der Zuführungskanal 11 ist
mit einer Sensorklappe 13 versehen, um festzustellen, ob
eine vollständige
Ladung in dem Zuführungskanal
gebildet wurde, und das Ballenpressen-Steuersystem ist so ausgebildet,
dass es die Stopfergabel in Abhängigkeit
von dem Ausgangssignal der Sensorklappe 13 betätigt. Vorzugsweise
bildet die Klappenanordnung einen Drucksensor, der aktiviert wird,
wenn der Druck des Erntematerials in dem Kanal 11 den erforderlichen
Wert erreicht hat. Der Aktivierungsdruck der Sensorklappe 13 kann einstellbar
sein. Jede Aktion des Stopfermechanismus 12 führt eine „Ladung" oder „Scheibe" des Erntematerials
von dem Kanal 11 in die Kammer 2 ein.
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Ein
Presskolben 1 bewegt sich in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung im Inneren der
Ballenpresskammer 2 unter der Wirkung eines Paares von Pleuelstangen 19 hin
und her, die mit den Kurbelarmen 21 eines Getriebes 22 verbunden
sind, das von einer Antriebswelle 23 angetrieben wird,
die mit der Zapfwelle des Traktors verbunden ist. Der sich hin- und
herbewegende Presskolben 1 schiebt jede neue in die Ballenpresskammer 2 eingeführte Ladung nach
hinten und formt die aufeinanderfolgenden Ladungen zu einem Packen
aus Erntematerial, der durch die gleiche Wirkung des Presskolbens 2 in Richtung
auf eine am weitesten hinten gelegene Ballenrutsche 7 gedrückt wird.
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Eine
hintere Ballenpresskammer 18 ist durch obere und seitliche
bewegliche Wände 5 bzw. 6 begrenzt,
die durch eine Betätigungseinrichtung,
beispielsweise einen Hydraulikzylinder, wie er bei 8 gezeigt
ist, bewegt werden können,
um den Querschnitt des Auslasses der Ballenpresskammer zu ändern. Eine
Verringerung dieses Querschnittes vergrößert den Widerstand gegen eine
nach hinten gerichtete Bewegung der Erntematerial-Packen und vergrößert damit
die Dichte des darin enthaltenen Erntematerials.
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Bevor
er die Ballenpresskammer 2 verlässt, wird jeder Packen sicher
in seiner abschließenden verdichteten
Form durch einen Bindemechanismus 3 gebunden. Die Länge jedes
von der Ballenpresse 20 erzeugten Ballens kann in einstellbarer
Weise mit Hilfe üblicher
Einrichtungen vorherbestimmt werden. Die Länge des Ballens kann durch
ein Messrad 4 gemessen werden, und der Bindemechanismus 3 kann auf
der Grundlage des Ausgangssignals des Messrades aktiviert werden.
Der Bindemechanismus 3 kann eine Reihe von periodisch betätigten Nadeln 9 umfassen,
die normalerweise in einer Bereitschaftstellung unterhalb der Kammer 2 angeordnet
sind, die jedoch bei ihrer Betätigung
nach oben und über
die Ballenpresskammer 2 hinweg schwingen, um Bindegarn
einer entsprechenden Serie von Knüpfern zuzuführen, die auf der Oberseite
der Kammer 2 angeordnet sind und die über die Breite der letzteren
verteilt sind.
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Einrichtungen,
wie z. B. Heuklauen, können vorgesehen
sein, um den Packen des Erntematerials nach seiner Kompression durch
den Presskolben 1 festzuhalten, um eine nach vorne gerichtete
Ausdehnung der eingeführten
Ladung aus Erntematerial zu verhindern, während der Presskolben 1 zurückgezogen
wird.
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Wenn
der Stopfermechanismus 12 eine neue Ladung des Erntematerials
in die Ballenpresskammer 2 einführt, kommt diese mit dem Presskolben 1 in
Eingriff und wird nach hinten verschoben. Am Ende des Kompressionshubes
wird der Presskolben 1 zurückgezogen. Die Einführung einer
frischen Ladung des Erntematerials in die Ballenpresskammer 2 kann
durch einen geeigneten Sensor gemessen werden. Die Größe der Kraft,
mit der das Erntematerial komprimiert wird, kann durch einen Lastsensor 24 gemessen
werden, der zwischen dem Presskolben-Getriebegehäuse 22 und dem Ballenpressen-Rahmen
oder -fahrgestell eingebaut ist. Die Reaktionskräfte von dem Packen in der Ballenkammer 2 werden über den
Presskolben 1, die Pleuelstangen 19 und die Kurbelarme 21 auf
das Getriebegehäuse 22 übertragen,
dessen unterer Teil mit dem Ballenpressenrahmen verschraubt ist.
Die Reaktionskraft an der Oberseite des Getriebegehäuses 22 wird durch
den Lastsensor 24 gemessen, so dass ein Ausgangssignal
proportional zu den Presskolbenkräften geliefert wird. Ein derartiger
Lastsensor kann von der Art sein, wie er in der EP-A-0389322 beschrieben
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dem Fahrer des Traktors eine Anzeigedarstellung geliefert,
die eine Anzeige der Kapazität
ergibt, mit der der Stopfermechanismus und der Ballenpressen-Presskolben
arbeiten. Um diese Anzeigedarstellung zu tiefern, schließt die vorliegende
Erfindung eine erste Vorrichtung und einen ersten Verfahrensschritt
zur Feststellung eines ersten Wertes, der auf die Rate bezogen ist,
mit der Erntematerial in den Kanal 11 eingespeist wird,
sowie eine zweite Vorrichtung und einem zweiten Verfahrensschritt
zur Feststellung eines zweiten Wertes ein, der auf die Zyklus-Frequenz oder
Zeitperiode des Presskolbens 1 bezogen ist. Die vorliegende
Erfindung stellt eine dritte Vorrichtung und einen dritten Verfahrensschritt
zur Lieferung des Verhältnisses
der ersten und zweiten Werte oder umgekehrt bereit. Dieses Verhältnis ist
ein Wert, der eine Anzeige der Rate, mit der Erntematerial in den Kanal 11 eingespeist
wird, verglichen mit der Fähigkeit
des Stopfermechanismus zur Einführung
des Erntematerials in die Ballenkammer ergibt. Damit umfasst die
vorliegende Erfindung eine vierte Vorrichtung und einen vierten
Verfahrensschritt zur Lieferung einer Anzeige der Rate, mit der
Erntematerial in die Ballenpresse 20 eintritt, verglichen
mit einer Anzeige einer optimalen Rate, mit der die Ballenpresse 20 das
Erntematerial verarbeiten kann, d. h. es wird ein Wert für den prozentualen
Teil einer optimalen Kapazität
geliefert, mit der die Ballenpresse 20 arbeitet. In dem
Vorstehenden sollte den Worten „Vorrichtung" und „Verfahrensschritt" die umfangreichste Bedeutung
gegeben werden, und sie sind nicht auf einzelne oder getrennte Vorrichtungen
beschränkt, sondern
müssen
funktionell gesehen werden, eine einzelne Vorrichtung, die ein oder
mehrere der ersten bis vierten Werte liefert, und eine „Vorrichtung", die ein Software-Programm
einschließt,
das in der Lage ist, die gleiche Funktion auszuführen, wenn das Programm auf
einem geeigneten Mikroprozessor abläuft und geeignete Sensoren
die notwendigen Eingangssignale liefern. Im Vorstehenden sollte
das Wort „Verhältnis" so verstanden werden,
dass es ein Verhältnis ist,
das nicht auf ganzzahlige Werte beschränkt ist, sondern schrittweise
Werte zwischen ganzzahligen Werten einschließt, d. h. bis zu zumindest
einer ersten Dezimalstelle. Es gibt viele Möglichkeiten, wie die betreffenden
Werte gewonnen werden, die für
den Fachmann bei einem Verständnis
der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung ersichtlich
werden beispielsweise aus den Betätigungen von Mikroschaltern
oder Näherungsschaltern
an passenden Positionen, wobei alle diese Verfahren und Vorrichtungen
in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.
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Eine
erste erläuternde
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 beschrieben. 2 ist
eine schematische Querschnitts-Einzelheit-Ansicht eines Teils der
Ballenpresse 20, die den Kanal 11 zeigt. Die Erntegut-Rückhaltevorrichtung 10 befindet
sich in der geschlossenen Stellung, der Kanal 11 ist leer,
und die Gabel des Stopfermechanismus 12 befindet sich in
ihrer zurückgezogenen
Stellung (sie dringt nicht in den Kanal 11 ein). Es sei
angenommen, dass eine Menge des Erntematerials gerade in die Ballenpresskammer 1 überführt wurde
und die Stopfergabel sich gerade in Rückwärtsrichtung in ihre zurückgezogene
Stellung bewegt hat. Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Volumen des Kanals 11 als
eine Art von Messzylinder zur Bestimmung eines Wertes verwendet,
der auf die Rate bezogen ist, mit der Erntematerial in die Ballenpresse 20 eintritt.
Entsprechend ist ein erster Zeitgeber vorgesehen, um die Zeit zu
bestimmen, die erforderlich ist, um den Kanal 11 zu füllen, wobei
aus dieser Zeit die Rate des Erntematerials, das in den Kanal 11 eintritt,
berechnet werden kann. Der erste Zeitgeber kann bei der in 2 gezeigten
Ausgangsstellung gestartet werden. Der erste Zeitgeber kann durch
irgendeinen Sensor getriggert werden, der diese Position eindeutig
misst, d. h. er kann durch einen Mikroschalter oder einen Näherungssensor
getriggert werden, der das Schließen der Erntegut-Rückhalteeinrichtung 10 oder
die Bewegung der Stopfergabel aus ihrer angehobenen Stellung in
ihre zurückgezogene
Stellung oder das Schließen
der Sensorklappe 13 feststellt. In der in 5 gezeigten
Ausführungsform
wird der erste Zeitgeber durch das Signal von einem Sensor 31 gestartet,
das erzeugt wird, wenn der Stopfermechanismus 12 den Kanal 11 leert.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Sensorklappe 13 freigegeben
und kehrt in ihre Ruhestellung zurück. Der erste Zeitgeber kann
ein getrennter Zeitgeber sein, oder er kann in einem Mikroprozessor
enthalten sein. Ein Zeitgeber gemäß der vorliegenden Erfindung
ist irgendein Bauteil, das den Ablauf der Zeit in irgendwelchen
willkürlichen Einheiten
misst. Ein Taktgeber gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung, die Zeitsteuerimpulse erzeugt, die
von dem Zeitgeber verwendet werden können, um Zeitperioden zu zählen.
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Erntematerial
wird kontinuierlich aufgenommen und in die Ballenpresse 20 durch
die Aufnahmebaugruppe 16 und über diese hinweg aufgenommen, während sich
die Ballenpresse 20 über
den Boden bewegt. Der Windschutz 17 führt das Erntegut in die Ballenpresse 20.
Ein oder mehrere Zentrier-Förderschnecken 15 können wahlweise
vorgesehen sein, um Material von den Seiten der Aufnahmevorrichtung 16 zum
Einlass des Kanals 11 zu bringen, an dem sie von dem Packermechanismus 14 erfasst werden,
wenn dieser Einlass schmaler als die Aufnahmevorrichtung 16 ist.
Die Packervorrichtung kann auch durch einen Rotor gebildet sein.
Das Erntematerial wird kontinuierlich von der Aufnahmevorrichtung 16 in
die durch den Kanal 11 gebildete Vorkompressionskammer
mit Hilfe des Packers 14 oder eines Rotors bewegt. Die
Erntematerial-Rückhaltevorrichtung 10 hält das Erntematerial
in dem Kanal 11 fest. Wenn genügend Erntematerial in den Kanal 11 eingetreten
ist, so wird ein vorgegebener Erntematerial-Druck erzielt, der die
Sensorklappe 13 aktiviert. Diese Aktivierung stoppt den
ersten Zeitgeber beispielsweise zu einer Zeit Tf. Diese Zeit Tf
ist die Zeit, die das Erntematerial benötigt, um den Kanal 11 mit der
korrekten Dichte zu füllen,
d. h. der inverse Wert dieser Zeit Tf gibt eine Anzeige der Rate,
mit der das Erntematerial in den Kanal 11 eintritt. Ein
weiterer Sensor stellt die Bewegung des Presskolbens 1 fest. Dieser
Sensor kann an oder nahe an dem Presskolben 1 oder irgendwo
auf dem Antriebsmechanismus des Presskolbens 1 angeordnet
sein. Beispielsweise kann der Sensor auf die Zähne eines Zahnrades in dem
Presskolben-Getriebegehäuse 22 gerichtet sein.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann dieser Sensor als eine Taktgebereinrichtung
zur Erzeugung von Taktimpulsen von einem Teil des Presskolben-Antriebsmechanismus
verwendet werden. Diese Taktimpulse werden für die Zeitgeber der vorliegenden
Erfindung zum Zählen
von Zeitperioden verwendet. Der Sensor zur Lieferung von Taktimpulsen
kann irgendein geeigneter Sensor sein, wie z. B. ein optischer Kodierer, der
an einer Welle, einem Zahnrad oder Schwungrad des Presskolben-Antriebsmechanismus
angebracht ist, oder ein Nährungssensor,
der zur Messung der Drehung der gleichen Teile angeordnet ist. Ein
zweiter Zeitgeber für
die Feststellung der Zykluszeit des Presskolbens 1 ist
nicht erforderlich, wenn die Anzahl Np der Taktimpulse, die von
der Taktgebereinrichtung für
einen Presskolbenzyklus erzeugt werden, bekannt ist. Np ist auf
die Zykluszeit des Presskolbens Tp bezogen, wobei Tp gleich Np mal
die Zeitperiode eines Taktimpulses ist. Wahlweise und alternativ kann
ein zweiter Zeitgeber vorgesehen sein, der zu Beginn und am Ende
des Presskolben-Zyklus oder eines Bruchteils hiervon gestartet und
gestoppt wird. Der zweite Zeitgeber kann ein diskreter Zeitgeber sein
oder er kann in einem Mikroprozessor enthalten sein. Die bestimmte
Anzahl Np von Taktimpulsen der Taktgebereinrichtung oder des zweiten
Zeitgebers ergibt einen Wert, der auf die Zeitperiode des Betriebs
des Presskolbens 1 bezogen ist, d. h. die Zeit Tp. Diese
Zeit Tp ist eine Anzeige, wie schnell der Presskolben arbeitet.
Das Verhältnis
der zwei Zeitperioden Tf/Tp ist eine Anzeige dafür, wie schnell der Kanal genügend an
den Presskolben 1 weiterzuleitendes Erntematerial empfangen
hat, verglichen mit der Zeit, die der Presskolben 1 zur
Vervollständigung eines
Zyklus benötigt.
Entsprechend arbeitet, wenn dieser Wert gleich 1 ist, die Ballenpresse
derart, dass die Menge an in die Ballenpresse 20 eintretenden Materials
exakt gleich einer optimalen Menge des Materials, die der Presskolben-Mechanismus 1 verarbeiten
sollte. Wenn der Wert unterhalb von 1 liegt, so heißt dies,
dass mehr Material eintritt, als unter optimalen Bedingungen verarbeitet
werden kann. Wenn mehr Material in den Kanal 11 eintritt,
als dies optimal ist, so ergibt sich eine gewisse Überkompression
in dem Kanal 11. Dies bedeutet nicht, dass die Ballenpresse 20 verklemmt
wird, weil ein gewisses Ausmaß an Überkompression
ohne Fehler möglich
ist. Wenn das Verhältnis
jedoch unter einen bestimmten Bruchteil fällt, so tritt eine Überlastung
des Stopfermechanismus 12 ein. Durch Liefern einer Anzeige
dieses Verhältnisses
an den Fahrer kann er/sie feststellen, mit welcher Kapazität die Ballenpresse 20 betrieben wird
und wie nahe die Ballenpresse 20 an einer Überlastung
ist.
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Sobald
die Sensorklappe 13 ausgelöst wurde, aktiviert sie automatisch
den Stopfermechanismus 12. Dies bedeutet nicht, dass der
Stopfermechanismus 12 unmittelbar arbeitet, weil der Stopfermechanismus 12 (erforderlichenfalls)
warten muss, bis sich der Presskolben 1 in seine zurückgezogene Stellung
zurück
bewegt hat, in der die Mündung
des Kanals 11 offen bleibt. Wenn beide Kriterien erfüllt sind,
wird die Erntematerial-Rückhaltevorrichtung 10 aus
dem Weg bewegt (s. 3) und der Stopfermechanismus 12 bewegt
sich in den Kanal 11 hinter dem Erntematerial nach unten,
das in diesem Kanal vorkomprimiert wurde. Der Stopfermechanismus 12 schiebt
nunmehr das Erntematerial in die Ballenpresskammer 2 unmittelbar
hinter den zurückgezogenen
Presskolben 1. Es sei bemerkt, dass eine Zeit abgelaufen
sein kann, seitdem die Sensorklappe 13 aktiviert wurde
(Kanal bis zum optimalen Pegel gefüllt), weil die Zeit, zu der
der Stopfermechanismus 12 den Kanal 11 freimacht,
nicht nur mit der Sensorklappe 13, sondern auch mit dem
Presskolben 1 synchronisiert ist. Während dieser Zeit speist der
Packermechanismus 14 weiteres Erntematerial in den Kanal 11 ein,
was zu einem gewissen Ausmaß an Überkompression
führt.
Dies ruft nicht immer ein Problem hervor, weil Erntematerialien
komprimierbar sind und die Ballenpresse 20 vorzugsweise
so ausgelegt ist, dass sie Drücken
und Gewichten oberhalb der optimalen Bedingungen widersteht.
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Wie
dies in 4 gezeigt ist, wird, sobald
die Stopfergabel ihre maximale Bewegung in Richtung auf die Ballenpresskammer 2 erreicht
hat, das gesamte Erntematerial in die Kammer 2 eingespeist. Die
Stopfergabel wird dann in die Anfangsstellung zurückgeführt, wie
sie in 2 gezeigt ist, und die Erntematerial-Rückhaltevorrichtung 10 wird
geschlossen. Der Stopferzyklus, wie er vorstehend beschrieben wurde,
wird fortgesetzt.
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Es
wird nicht erwartet, dass die Bildung, die Kompression, das Binden
und das Auswerfen des Ballens aus der Ballenpresskammer 2 Beschränkungen
für die
vorliegende Erfindung darstellen, so dass dies nicht ausführlich beschrieben
wird.
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Wie
dies weiter oben angegeben wurde, gibt es viele Möglichkeiten,
wie die Sensor- und
Zeitgeber-Operationen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
werden können.
Eine Ausführungsform wird
unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Eine Stange 25 ist
an der Sensorklappe 13 auf der Unterseite des Kanals 11 angebracht.
Wenn sich die Sensorklappe 13 unter dem Druck des Erntematerials öffnet, zieht
sie die Stange 25 gegen die Kraft einer Feder 27.
Wenn die Kraft auf die Klappe 13 die Federkraft übersteigt,
bewegt sich die Stange 25 in Richtung auf das untere rechte
Ende in der Figur. Die von der Feder 27 ausgeübte Kraft
kann durch Bewegen eines Hebels 26 nach vorne oder nach
hinten und durch Festlegen der ausgewählten Position auf dem Rastmechanismus 29 eingestellt
werden. Die Bewegung dieser Stange 25 bewirkt eine im Uhrzeigersinn gerichtete
Drehung des Auslösearms 30,
der Ein-Umdrehungs-Kupplung 32, die den Stopfermechanismus 12 antreibt.
Der Stopfermechanismus 12 wird kontinuierlich von dem Getriebe 22 aus
angetrieben, doch wird die Stopfergabel lediglich dann betätigt, wenn
die Ein-Umrehungs-Kupplung 32 eingekuppelt
wird. Wenn der Presskolben sich ebenfalls in der zurückgezogenen
Stellung befindet, wird die Ein-Umdrehungs-Kupplung 32 für eine Umdrehung eingekuppelt
und treibt die Stopfergabel über
ihre Bewegungsbahn an, um Erntematerial in die Ballenpresskammer 1 zu
bewegen. Wenn sich der Presskolben 1 nicht in der zurückgezogenen
Stellung befindet, wartet die Ein-Bewegungs-Kupplung 32, bis der
Presskolben 1 zurückgezogen
wurde, bevor sie einkuppelt.
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Ein
Sensor 31 stellt die Drehbewegung des Auslösearms 30 fest.
Wenn sich der Auslösearm 30 dreht,
wird der Sensor aktiviert, d. h. er stellt einen Kontakt her, unterbricht
diesen oder sendet ein Signal an einen Mikroprozessor. Dies ist
das Signal für den
ersten Zeitgeber, zu stoppen. Der Auslösearm 30 kehrt erst
dann in seine obere Position zurück,
wenn der Stopfermechanismus 12 den Kanal 11 freigemacht
hat und die Sensorklappe 13 in ihre geschlossene Stellung
zurückgekehrt
ist. Der Schalter 31 stellt diese Bewegung ebenfalls fest
und liefert das passende Signal (beispielsweise eine Kontaktgabe
oder Kontaktunterbrechung, oder das Senden eines Signals), das das
Auslösesignal
für das
Neustarten des ersten Zeitgebers ist. Somit wird gemäß dieser
Ausführungsform
ein einzelner Sensor 31 zur Bereitstellung von zwei Verfahrensschritten
(dem ersten und zweiten Schritt) verwendet, die vorstehend beschrieben
wurden, und er liefert die Funktion der ersten und zweiten vorstehend
erwähnten
Vorrichtungen.
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Die
Betriebsweise der vorstehend beschriebenen Ballenpresse 2 wird
nunmehr unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
Eine Serie von bei A gezeigten Zeitsteuerimpulsen wird von dem die
Arbeitsgeschwindigkeit des Presskolbens 1 messenden Sensor
erzeugt. Beispielsweise können
68 Impulse für
einen Presskolbenzyklus erzeugt werden. Dieser Wert von Np wird
gespeichert. Das Ausgangssignal des Sensors 31 ist bei
B gezeigt. Wenn der Stopfermechanismus den Kanal 11 freigibt,
so schließt
die Sensorklappe 13, und das Ausgangssignal von dem Sensor 31 fällt auf
Null ab. Hierdurch wird der erste Zeitgeber gestartet. Wie dies bei
B gezeigt ist, öffnet
sich die Sensorklappe 13, wenn der Kanal mit einer optimalen
Menge an Erntematerial gefüllt
ist, was dazu führt,
dass das Ausgangssignal des Sensors 31 einen positiven
Wert annimmt. Die Anzahl von Impulsen von A zwischen dem Abfall
und dem Anstieg des Signals von dem Sensor 31 (B) wird
gespeichert, das heißt
Tf in Ausdrücken einer
Anzahl Nf der Taktimpulse von A. In dem in 6 gezeigten
Beispiel ist Tf größer als
Tp, jedoch kleiner als 2 Tp. Das Verhältnis von Nf/Np wird berechnet
und dem Fahrer angezeigt, wobei dieses Verhältnis das Verhältnis zwischen
der Rate, mit der Material von der Ballenpresse 20 unter
optimalen Bedingungen verarbeitet werden kann, und der Rate darstellt,
mit der Erntematerial in den Kanal 11 eintritt. Statt den
momentanen Wert von Nf/Np anzuzeigen, kann der Mittelwert einer
bestimmten Anzahl von Zyklen (beispielsweise der letzten 5) berechnet
und angezeigt werden. Die vorliegende Erfindung schließt auch
die Berechnung eines laufenden Mittelwertes von Nf/Np ein, wobei
der laufende Mittelwert aus einer Kombination des momentanen Wertes
von Nf/Np und einem oder mehreren vorhergehenden Werten von Nf/Np
oder vorhergehenden Mittelwerten von Nf/Np berechnet wird, wobei
der momentane Wert durch einen Bewertungsfaktor modifiziert werden kann.
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Eine
alternative Situation ist in 7 gezeigt. Hier
ist Tf kleiner als Tp, d. h. es tritt mehr Material in den Kanal 11 ein,
als es von der Ballenpresse 20 unter optimalen Bedingungen
verarbeitet werden kann. In diesem Fall ist das Verhältnis Nf/Np
kleiner als 1. Eine Anzeige 35 für den Fahrer des Traktors ist
schematisch in 8 gezeigt. Dies kann eine LCD-
(Flüssigkristall-)
Anzeige sein, wie sie üblicherweise
in Traktor-Kabinen
oder ähnlichen
Stellen verwendet wird, und sie kann durch einen Mikroprozessor
angesteuert werden. Der Mikroprozessor empfängt Eingänge von den Sensoren, beispielsweise
den Sensoren für
die Feststellung von Tf und Tp, und bestimmt das Verhältnis hiervon
und zeigt dieses in dem Feld 34 an. Das Verhältnis wird
im Allgemeinen zwischen 1 (oder etwas unter 1) und 3 liegen, d.
h. zwischen dem Fall, bei dem die Zeitperiode Tf zum Füllen des Kanals 11 ungefähr gleich
der Presskolben-Zeitperiode Tp ist, und dem Fall, bei dem der Presskolben dreimal
arbeitet, bevor der Kanal 11 voll ist. Das Verhältnis kann
exakt durch einen Mikroprozessor berechnet werden, so dass nicht
nur ganzzahlige Werte, sondern auch Zwischenwerte dargestellt werden, beispielsweise
bis zu einer Dezimalstelle. Vorzugsweise schließt die Anzeige 34 einen
Bereich 36 ein, dessen Kontrast ansteigt, wenn der Wert
des Verhältnisses
Nf/Np abnimmt. Dies ist in 8 als schwarzer
oder dunkel gefärbter
Bereich 36 gegen einen hellfarbigen Hintergrund gezeigt,
wobei die Fläche der
Anzeige 36 zunimmt, wenn das Verhältnis von Nf/Np abnimmt. Der
Kontrast kann durch die Verwendung unterschiedlicher Farben vergrößert werden. Vorzugsweise
wird der Kontrast durch Vergrößern der
Fläche
vergrößert, die
jeder schrittweisen Verringerung des Wertes des Verhältnisses
Nf/Np zugeordnet ist. Vorzugsweise ist der Anstieg des Kontrastes nicht-linear
bezogen auf die Verringerung des Verhältnisses Nf/Np. Die Anzeige 35 kann
andere Signale und Alarme einschließen, beispielsweise kann die Presskolben-Last
in einem Feld 33 dargestellt werden, wie sie von dem Sensor 24 gemessen
wird.
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Ein
Steuersystem 40 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 9 gezeigt.
Es umfasst eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen 41 bis 44,
einen Mikroprozessor 46, eine Anzeige 45 und wahlweise
akustische und optische Alarme 47 und 48. Die
Anzeige 45 kann in dem Schleppfahrzeug (was bevorzugt wird)
oder auf der Ballenpresse 20 befestigt sein. Die Sensoreinrichtung 41 liefert
Zeitsteuerimpulse, die sich auf die Arbeitsgeschwindigkeit des Presskolbens
beziehen (Impulse A nach den 6 und 7).
Alternativ und wahlweise stellen die Sensoreinrichtungen 41 fest,
wann der Presskolben 1 einen Zyklus beginnt, und die Sensoreinrichtungen 42 stellen
fest, wann er einen Zyklus beendet. Die Sensoreinrichtung 42 stellt keine
wesentliche Funktionalität
für den
Betrieb der vorliegenden Erfindung dar. Die Sensoreinrichtung 43 stellt
fest, wann der Stopfermechanismus 12 einen Zyklus beendet
(Start des Füllens
des Kanals 11), und die Sensoreinrichtung 44 stellt
fest, wann der Kanal 11 bis zu dem korrekten Grad gefüllt wurde,
d. h. er stellt fest, wann die Sensorklappe 13 aktiviert
wird. Obwohl getrennte Sensoreinrichtungen 41 bis 44 gezeigt
sind, beziehen sich diese nicht notwendigerweise auf physikalische
Sensoren, sondern lediglich auf die Funktionen, die von einem oder
mehreren Sensoren ausgeführt
werden. Die Ausgänge von
den Sensoreinrichtungen 41 bis 44 werden dem Mikroprozessor 46 zugeführt, der
einen Taktgeber oder Zähler
einschließen
kann. Der Mikroprozessor 46 bestimmt die betreffenden Zykluszeiten
aus den Ausgängen
der Sensoreinrichtungen 41 bis 44, wie dies anhand
der 6 und 7 beschrieben wurde, beispielsweise
wird aus der Zeitdifferenz zwischen der Aktivierung der Sensoreinrichtungen 43 und 44 die
Zeit Tf zum Füllen
des Kanals 11 bis zu einem optimalen Grad berechnet. Die
Anzahl Np von Impulsen für
einen Presskolben-Zyklus wird vorher gespeichert. Alternativ und
wahlweise wird die Zeitdifferenz zwischen der Aktivierung der Sensoreinrichtungen 41 und 42 zur
Berechnung der Zeitperiode Tp des Presskolbens 1 verwendet.
Der Mikroprozessor 46 berechnet dann einen Wert, der sich
auf das Verhältnis
Tf/Tp bezieht, und zeigt dieses auf der Anzeige 45 an.
Typischerweise arbeitet der Presskolben 1 mit einigen 10
Hüben pro
Minute, beispielsweise 42 Hüben pro Minute, sodass das
Verhältnis
Tf/Tp alle wenige Sekunden berechnet werden kann.
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Der
Fahrer des Schleppfahrzeuges kann die Anzeige 45 zur Optimierung
der Betriebsweise der Ballenpresse 20 verwenden. Wenn die
Anzeige anzeigt, dass das Verhältnis
von Tf/Tp gerade oberhalb einer ganzen Zahl ist, beispielsweise
2,1, so bedeutet dies, dass der Kanal 11 nicht ganz voll
ist, wenn der Presskolben 1 seinen dritten Hub beginnt.
Der Stopfermechanismus 12 muss nahezu eine vollständige Periode
warten, bevor er arbeiten kann. In der Zwischenzeit führt der
Packermechanismus 14 weiter Erntematerial zu dem Erntematerial
hinzu, das bereits in dem Kanal 11 enthalten ist. Dies
führt zu
einem wenig wirkungsvollen Betrieb. Um dies zu korrigieren, sollte
der Fahrer versuchen, etwas unter einem ganzzahligen Wert zu arbeiten,
um ein konstanteres Betriebsverhalten oder einen gleichförmigeren Ballen
zu erzielen. Ein optischer Alarm 48 oder ein akustischer
Alarm 47 können
ausgelöst
werden, wenn die Ballenpresse in einem Bereich zu arbeiten beginnt,
der gerade oberhalb eines ganzzahligen Wertes des vorstehenden Verhältnisses
liegt. Um weiterhin ein optimales Betriebsverhalten zu erzielen,
ist es am besten, mit einem Verhältnis
von Tf/Tp gerade unterhalb von 1 zu arbeiten, weil dann der Presskolben 1 das
Erntematerial bei jedem Hub empfängt.
Bei einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit der Zapfwelle arbeitet
die Ballenpresse 20 mit einer konstanten Presskolben-Hubfrequenz.
Um den optimalen Betrieb zu erreichen, vergrößert der Fahrer die Geschwindigkeit
des Schleppfahrzeuges, um mehr Erntematerial pro Zeiteinheit von
dem Feld aufzunehmen.
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Um
eine Überbeanspruchung
der Ballenpressen-Bauteile zu vermeiden, vermeidet der Fahrer einen
Bereich des Verhältnisses
Tf/Tp unterhalb eines bestimmten Bruchteils, beispielsweise 0,4.
An diesem Punkt wird 2,5 mal so viel Erntematerial wie das Optimum
in den Kanal 11 gepackt, bevor der Stopfermechanismus 12 das Erntematerial
in die Kammer 2 schiebt. Es sei angenommen, dass irgendeine
größere Überkompression
ein Brechen eines Scherbolzens oder die Betätigung einer Leistungskupplung
des Stopfermechanismus 12 hervorruft. Wenn das Verhältnis Tf/Tp
nahe an 0,4 gelangt, beispielsweise auf 0,5, so kann der Fahrer
durch einen optischen oder akustischen Alarm 48, 47 vor
bevorstehenden Schwierigkeiten gewarnt werden. Bei dem Verhältnis von
0,4 kann der Mikroprozessor 46 einen Regler 49 zur
Steuerung der Leistungkupplung aktivieren, um die Ballenpresse 20 zu
schützen.
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Eine
zweite Ausführungsform
des Steuersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform sind
lediglich die Sensoreinrichtungen 43 und 44 erforderlich.
Es sei angenommen, dass die Zykluszeit des Stopfermechanismus 12 gleich
Ts ist. Diese Zeit kann aus der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Betätigungen
der Sensoreinrichtungen 43 gewonnen werden und ist in den 6 und 7 in
der Kurve B gezeigt. Dies ist die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Signalwechseln auf Null von der Sensorklappe 13 (B nach
den 6 und 7). Die Zeit Tf zum Füllen des
Kanals 11 wird aus der Zeitdifferenz zwischen der Aktivierung
der Sensoreinrichtungen 43 und 44 bestimmt. Diese
Aktivierung ist in der Kurve B in den 6 und 7 gezeigt,
wobei die Aktivierung der Sensoreinrichtung 43 ein Abfall
des Signals von der Sensorklappe 13 ist, während die
Aktivierung der Sensoreinrichtung 44 das Anheben des Signals
von der Sensorklappe 13 ist. Die Verzögerung Td zwischen dem Zeitpunkt,
zu dem der Kanal voll ist, und dem Zeitpunkt, zu dem der Stopfermechanismus 12 betätigt wird,
kann aus der Differenz zwischen Ts und Tf berechnet werden. Der
Mikroprozessor berechnet dann das Verhältnis (Ts–Tf)/Ts. Dieses Verhältnis ist
die Verzögerungszeit von
dem gefüllten
Kanal 11 zu dem Stopferbetrieb, dividiert durch die Zykluszeit
des Stopfermechanismus 12. Eine graphische Darstellung
dieses Verhältnisses,
aufgetragen gegenüber
dem Ausgangsverhältnis
Tf/Tp der vorhergehenden Ausführungsform, ist
in 10 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass bei einem
Wert des Verhältnisses
Tf/Tp von gerade oberhalb einer ganzen Zahl der Wert von (Ts–Tf)/Ts
hoch ist. Beispielsweise ist bei Tf/Tp = 1,1 das Verhältnis von
(Ts–Tf)/Ts
gleich 0,45. Unterhalb eines Verhältnisses von Tf/Tp von 1 steigt
der Wert von (Ts–Tf)/Ts stetig
an. Wenn die Grenze von Tf/Tp = 0,4 von der vorhergehenden Ausführungsform
genommen wird, so ist dies äquivalent
zu einem Verhältnis
von (Ts–Tf)/Ts
von 0,6. Entsprechend gibt es einen eindeutigen Bereich zwischen
0,5 und 0,6 für
das Verhältnis
(Ts–Tf)/Ts,
bei dem die Ballenpresse absolut mit maximaler Last arbeitet. Der
Fahrer beschleunigt das Schleppfahrzeug und durchläuft die
verschiedenen Zonen von 10, bis
der Bereich von (Ts–Tf)/Ts
= 0,5 bis 0,6 erreicht ist, der dann zur Steuerung der Geschwindigkeit
des Schleppfahrzeuges verwendet werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die eine weitere Stufe der Automatisierung
und Kommunikation zwischen der Ballenpresse 20 und dem
Schleppfahrzeug darstellt, können
die Ballenpressen-Kapazitätsdaten
zur Steuerung der Geschwindigkeit des Schleppfahrzeuges verwendet
werden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit es Schleppfahrzeuges
automatisch in Fällen
einer drohenden Überlastung
verringert werden. Dies kann durch den Regler 49 nach 9 erreicht
werden, der auf ein geeignetes Signal von dem Mikroprozessor 46 anspricht,
um die Geschwindigkeit des Schleppfahrzeuges zu verringern, beispielsweise
durch direktes Einwirken auf die Treibstoffdurchflussrate. Die Ballenpressen-Kapazitätsdaten werden
vorzugsweise zu dem Schleppfahrzeug über ein Standard-Bussystem übertragen,
beispielsweise über
einen Steuerungsbereichs-Netzwerk(CAN)-Bus. Die Ballenpressenkapazität kann das
Verhältnis
(Ts–Tf)/Ts
und/oder das Verhältnis Tf/Tp
einschließen.
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Es
ist zu erkennen, dass wenn der Bereich von Tf/Tp kleiner als 1 ist,
das Verhältnis
(Ts–Tf)/Ts gleich
1–Tf/Tp
ist, weil die Stopfer-Zykluszeit die gleiche wie die Presskolben-Zykluszeit
ist. Entsprechend bezieht sich zumindest innerhalb des Bereiches,
in dem Tf/Tp kleiner als 1 ist, der Steuerparameter für die Ausführungsform,
d. h. das Verhältnis
((Ts–Tf)/Ts, auf
einen Wert, der eine Anzeige des Verhältnisses der Menge an Erntematerial,
die in der Ballenpresse 20 unter optimalen Bedingungen
zu verarbeiten ist, zu der Menge an Erntematerial ergibt, die in
die Ballenpresse eintritt.