Legemaschine für Kartoffeln

Die Erfindung betrifft eine Legemaschine für Kartoffeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Kartoffellegemaschinen weisen im Bereich eines Saatgut-Knollen enthaltenden Vorratsbehälters eine mit Austragelementen versehene Fördervorrichtung auf, womit die Knollen aus dem Vorratsbehälter entnommen, dabei vereinzelt und in eine vorgeformte Furche eingelegt werden. Eine derartige Konstruktion ist auch bei einer vom Anmelder hergestellten Kartoffellegemaschine vom Typ GLK 34 K (Veröffentlichung: Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft, 1999, DLG-Prüfbericht 4824) vorgesehen. Beim Einsatz dieser Legemaschinen hat es sich gezeigt, dass insbesondere bei Fahrbewegungen in hangingem Gelände der Verlegevorgang nachteilig beeinflusst ist. Da die beim Zuführvorgang rollfähigen Knollen jeweiligen Schräglagen der Maschine folgende Bewegungen ausführen, können Fehlstellen und/oder Mehrfachbelegungen in der Furche entstehen.

Gemäß DE 22 41 945 und DE 25 48 359 wird eine Einrichtung zur Kontrolle der Tätigkeit einer Kartoffellegemaschine vorgeschlagen, wobei der Vorratsbehälter mit einem Schwingboden ausgeführt ist, um die Knollenzufuhr zu überwachen und mittels eines Frequenzgebers ein optisches oder akustisches Fehlersignal für die Bedienperson bereitzustellen. Bei einer Vorrichtung gemäß DE 29 45 923 werden im Becherelevator jeweilige Leer-Becher durch einen Fühler erfasst und der Bedienperson signalisiert, so dass dieser den Ackerschlepper anhalten muss und die Leerstelle verursachende Störungen zu beseitigen sind. Eine gemäß G 93 18 225.2 vorgesehene Kartoffellegemaschine weist zur Geschwindigkeitsänderung am die Knollen zuführenden Becherschöpfwerk bzw. Gurtsystem einen Drehzahlmesser auf, mit dem die Soll- und Ist-Drehzahlen erfasst und mittels eines Rechners sowie einer Stelleinheit im Bereich eines Hydromotors anpassbar sind. In DE 30 46 945 ist eine Kartoffellegemaschine vorgesehen, die im Bereich der Bandlegeeinrichtung nur einen Neigungsfühler aufweist, so dass diese als Becherförderer ausgebildete Einrichtung auf dem Maschinenrahmen mittels eines Arbeitszylinders in die senkrechte Richtung kippbar ist.

Die Erfindung befasst sich mit dem Problem, eine Legemaschine für Kartoffeln zu schaffen, die im Bereich funktionaler Baugruppen zur Knollenzuführung mit geringerem Aufwand bedienbar sowie einfacher kontrollierbar ist und einen verbesserten Verlegevorgang mit geringerer Störanfälligkeit auf geneigten Arbeitsflächen sowohl bei Band- als auch bei Becherförderern ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Legemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 17 verwiesen.

Die Legemaschine für Kartoffeln weist erfindungsgemäß ein Antriebskonzept auf, bei dem zumindest in den Bereich der Saatgut-Knollen aufnehmenden und ausfördernden Baugruppen eine komplexe Regelungseinheit integriert ist. Dabei wird die optimale Vereinzelung der Knollen mittels mehrerer Sensoren überwacht, durch deren Rückkoppelung zu einer Steuereinheit können Neigungslagen und Fehlbelegungen erkannt werden und diese sind mittels jeweiliger Aktoren sofort ausgleichbar, so dass damit eine anzahl- und abstandsgerechte Verlegung der Knollen mit erhöhter Zuverlässigkeit durchführbar wird.

Für diese automatische Überwachung sowohl der Aufnahme- als auch der Verlegefunktionen sind an Legemaschinen für Kartoffeln weitgehend beliebige Sensor-Aktor-Konstruktionen ausrüstbar. Die erfindungsgemäße Regelungseinheit ist so aufgebaut, dass ein direktes Einwirken auf die vorhandenen Zuführglieder, beispielsweise Förderbänder oder Becherförderer, möglich ist und mittels entsprechender Sensoren-Paarungen und komplexer Steuerprogramme eine optimale Regelung möglich ist. Damit ist ein bisher erforderliches Eingreifen einer Bedienperson in dieses automatische und sich weitgehend selbst optimierende System an Kartoffellegemaschinen entbehrlich. Dieses Kontrollsystem kann dabei über die zumindest zwei Sensoren hinaus so erweitert werden, dass entsprechend der Verlegedynamik eine variable Anpassung jeweiliger Stellparameter an die Umgebung möglich ist und während des Legevorgangs nach Art einer adaptiven Regelung sowohl die Lageänderungen als auch die Fehlbelegungen im Zuführbereich der Knollen ausgleichbar sind.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Legemaschine für Kartoffeln zeigen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

eine Prinzipdarstellung einer Legemaschine gemäß dem Stand der Technik mit einem Becherbandförderer,

Fig. 2

eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 1 mit der einen Bandförderer als Förderbaugruppe aufweisenden Legemaschine auf abfallender Arbeitsfläche,

Fig. 3

eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 2 mit der Legemaschine auf einer ebenen Arbeitsfläche,

Fig. 4

eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 3 mit der Legemaschine auf einer ansteigenden Arbeitsfläche,

Fig. 5

eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung der Legemaschine ähnlich Fig. 2 mit einer in deren Baugruppen integrierten Regelungseinheit mit einem Neigungssensor,

Fig. 6

eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 1 mit der den Becherbandförderer aufweisenden Legemaschine auf der abfallenden Arbeitsfläche,

Fig. 7

eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Becherbandförderers gemäß Fig. 6,

Fig. 8

eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 6 mit der Legemaschine auf der ansteigenden Arbeitsfläche,

Fig. 9

eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Becherbandförderers gemäß Fig. 8,

Fig. 10 und Fig. 11

die Legemaschine mit dem Becherbandförderer auf einer horizontalen Arbeitsfläche, und

Fig. 12

eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Becherbandförderers mit der einen optischen Sensor aufweisenden Regelstrecke.

In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung einer insgesamt mit 1 bezeichneten Legemaschine für Kartoffeln gezeigt, die in einer gezogenen Ausführung von einem nicht näher dargestellten Zugfahrzeug C erfassbar ist (Fig. 2). Dieses kann insbesondere im Bereich einer mit dem Maschinenrahmen 2 verbundenen Anhängevorrichtung 3 mit der Maschine 1 so verbunden werden, dass deren Verlagerung in einer Arbeitsrichtung gemäß Pfeil A möglich ist. Für einen zumindest einreihigen Legevorgang ist im Bereich des Maschinenrahmens 2 eine mit einem Vorratsbehälter 4 für Knollen 5 zusammenwirkende Vereinzelungsvorrichtung 6 gehalten. Bei dem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Legevorgang werden mittels einer umlaufende Bänder, Becher o. dgl. Austragelemente 7 aufweisenden Förderbaugruppe 8 jeweilige Knollen 5 aus dem Vorratsbehälter 4 erfasst und einzeln einer im Ackerboden B geformten Furche F zugeführt (Pfeil Z).

In Fig. 2 bis 4 ist eine zweite Ausführung der Legemaschine 1' bekannter Ausführung dargestellt, wobei diese im Bereich der Vereinzelungsvorrichtung 6 mit einer eine Bandförderung aufweisenden Förderbaugruppe 8' versehen ist. Ausgehend von der in Fig. 3 ersichtlichen, durch eine zum Ackerboden B parallele Neigungslinie N gezeigten "Normallage" des Systems beim Legevorgang sind in Fig. 2 und 4 denkbare Abweichungen dargestellt. In Fig. 2 befindet sich das System auf einem als Arbeitsfläche wirksamen Ackerboden B', der eine mit dem Winkel N- dargestellte, nach links abfallende Neigung aufweist. Der entgegengesetzte Anwendungsfall, nämlich eine Steigung mit einem Winkel N⁺, ist in Fig. 4 gezeigt. In diesen von der Normallage N abweichenden Gebrauchsstellungen kann der Verlegevorgang dadurch gestört sein, dass die Knollen 5 in Abweichung zu ihrer mit K in Fig. 3 dargestellten normalen Abstandslage im Bereich der Förderbaugruppe 8' jeweilige mit K' und K" dargestellte, in oder entgegen der Fahrtrichtung gerichtete "Anhäufungen" im Bereich der Förderstrecke bilden und damit der Zuführvorgang Z gestört ist (Pfeil Z', Z").

In Fig. 5 ist eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Konzeptes der Legemaschine 1' dargestellt, wobei zumindest deren die Knollen 5 aufnehmende Förderbaugruppe 8' bei sich ändernden Aufnahme- und/oder Verlegeparametern, beispielsweise die Winkellage N- gemäß Fig. 2, weitgehend automatisch in einen verlegeoptimalen Sollzustand (Fig. 3) überführbar ist.

Dazu ist im Bereich der Legemaschine 1' (bzw. 1; Fig. 6 bis Fig. 12) zumindest eine die jeweiligen Aufnahme- und/oder Verlegeparameter erfassende und Abweichungen vom Sollzustand korrigierende Regelungseinheit R vorgesehen. Diese Regelungseinheit R wirkt dabei mit zumindest einem insgesamt mit 9 bezeichneten Sensor zusammen, dessen Ausgangssignal 10 einem Steuergerät 11 zuführbar ist (Fig. 5). Damit wird ein elektronisches Ausgangssignal 12 zur Betätigung eines Stellorgans 13 im Bereich der Legemaschine 1' aktiviert (Maschine 1, Fig. 11). Es versteht sich, dass der insgesamt mit 9 bezeichnete Sensor mit weitgehend beliebigen Ausführungen von in die Legemaschine bzw. deren Baugruppen integrierbaren Messwertgebern 14 versehen sein kann, wobei diese bzw. deren Elektronikteil 9' über Leitungen L, L' bzw. über Funk mit dem Steuergerät 11 verbindbar sind.

Mittels der Regelungseinheit R bzw. dem insgesamt mit 13 bezeichneten Stellorgan können jeweilige für den Aufnahme- und Verlegevorgang vorgebbare Soll-Zustände bzw. -Parameter der Maschine 1, 1' und/oder einzelner deren Baugruppen, beispielsweise der Vereinzelungsvorrichtung 6 und/oder der Förderbaugruppe 8 bzw. 8', automatisch korrigiert werden. Ebenso ist denkbar, an der Maschine 1, 1' mehrere jeweils einen elektronischen Messwertgeber 14 aufweisende Sensoren 9 vorzusehen, wobei diese mit der einen Regelungseinheit R verbunden sind (Fig. 5: Neigungsmesser 16; Anwesenheitssensor 16').

Für den Aufbau der Regelungsstrecke R ist vorgesehen, dass die jeweiligen elektronischen Ausgangssignale der Messwertgeber 14 bzw. des jeweiligen Sensors 9 mittels eines programmierbaren Speichers, eines integrierten Computers o. dgl. Zusatzbaugruppen 15 in der Regelungseinheit R bzw. in deren Steuergerät 11 verarbeitbar sind.

Ausgehend von den in Fig. 2 und Fig. 4 gezeigten Verlegephasen mit steigender bzw. fallender Arbeitsfläche N⁺, N- ist in Fig. 5 die erfindungsgemäß verbesserte Legemaschine 1' dargestellt, wobei diese mit zumindest einem elektronischen Neigungsmesser 16 als der direkte Messwertgeber 14 versehen ist. In Zusammenschau mit der vorbeschriebenen Regelungsstrecke R wird deutlich, dass mittels des vom Neigungsmesser 16 erzeugten Ausgangssignals 10 eine Ansteuerung im Bereich des Stellorgans 13 möglich ist. Dabei erfolgt eine "Rückkopplung" auf die Neigung gemäß Pfeil N^-, derart, dass die Förderbaugruppe 8' um einen Schwenkweg gemäß Pfeil W in die Normalstellung gemäß Ebene N verlagert wird.

Prinzipiell ist denkbar, dass die Legemaschine 1, 1' (Fig. 5 bzw. Fig. 10) mit mehreren Neigungsmessern 16 und/oder Stellorganen 13 versehen ist. In jedem Fall sieht das Konzept vor, dass mit der den Neigungsmesser 16 und das zumindest eine Stellorgan 13 aufweisenden Regelungseinheit R die Vereinzelungszuführung und - förderung der Knollen 5 im Bereich der Förderbaugruppe 8, 8' beeinflussbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass mit dem Neigungsmesser 16 sowohl in Arbeitsrichtung A der Maschine 1 als auch quer zu dieser auftretende Abweichungen von einer Bezugsgröße, vorzugsweise deren horizontalen Winkellage N, erfassbar und ggf. korrigierbar sind.

In Fig. 5 ist mit 16' ein zweiter Sensor dargestellt, mit dem durch optische Aufnehmer, Ultraschall, Laser o. dgl. die Anwesenheit und/oder der Abstand der Knollen 5 (Abstand T) erfassbar ist/sind. Mit dieser Kontrollinformation kann ausgehend von der Regeleinheit R entsprechend der gezählten Anzahl der Knollen 5 die Geschwindigkeit des Legevorgangs variiert werden, wobei entsprechende Fördertrums 17, 17' der Baugruppe 8' ansteuerbar sind. Ebenso ist mittels einer Nachfülleinheit 4' eine Belegung von Fehlstellen mit Knollen 5' durchführbar.

Die Funktion der Legemaschine 1' mit dem Bandförderer im Bereich der Förderbaugruppe 8' ergibt sich aus der Fig. 5, in der die horizontale Ausrichtung des Bandförderers bzw. eines an diesem vorgesehenen bodennahen Fördertrums 17 deutlich wird. Die Regelungseinheit R weist hier einen insgesamt mit 21 bezeichneten und als das Stellorgan 13 wirkenden Hydraulikantrieb auf, dessen Hydraulikzylinder 22 mittels des Motors M antreibbar ist. Der im Bereich des Maschinengestells 2 gehaltene Hydraulikzylinder 22 erfasst mit seiner Druckstange 23 das Fördertrum 17 und dieses ist andererseits um eine rahmenseitige Stützachse 24 schwenkbar so gehalten, dass das Fördertrum 17 ausgehend von der Normallage N in jeweilige Stellrichtungen W' (Fig. 5) und W" (Fig. 4) verlagerbar ist. Damit können die jeweiligen Schrägstellungen der Maschine 1 als Folge sich bodenseitig verändernder Arbeitslage ausgeglichen werden (Stellbewegung gemäß Pfeil S, Fig. 5) und die Knollen 5 in zuverlässiger Einzellage mit entsprechendem Transportabstand T in die Auswurfzone gelangen und in Förderrichtung Z in die Furche F eingelegt werden.

Auch bei der Ausführung der Legemaschine 1 gemäß Fig. 6 bis 11 wird durch mehrere Stellphasen deutlich, dass der zumindest eine Neigungssensor 16 zur Erfassung der jeweiligen Funktionslage der gesamten Legemaschine 1 vorgesehen ist. Entsprechend der erfassten Abweichung (Fig. 7, Fig. 9) ist mit dem ansteuerbaren Stellorgan zumindest die Förderbaugruppe 8 der Vereinzelungsvorrichtung 6 beeinflussbar. Aus der Zusammenschau von Fig. 6 bis 10 wird deutlich, dass die Förderbaugruppe 8 in einfachster Variante relativ zum Maschinenrahmen 2 verstellbar sein kann. Bei dieser Ausführung der Legemaschine 1 mit dem Becherförderer 8 wird eine Anpassung an die jeweilige Neigung N- bzw. N⁺ der Arbeitsfläche B' bzw. B" dadurch erreicht, dass entsprechend dem Ausgangssignal des Neigungssensors 16 eine vertikale Ausrichtung (Ebene D) des Becherförderers 8 durch eine Schwenkung in Pfeilrichtung U bzw. U' erfolgt (Fig. 7, Fig. 9).

Bei dieser Ausführung gemäß Fig. 6 bis Fig. 12 mit dem Becherförderer 8 wird ein zwischen Zugfahrzeug C und angekoppelter Maschine 1 vorgesehener Hydraulikzylinder 18 als Stellorgan genutzt. Dieser Hydraulikzylinder 18 greift mittels einer Tragbaugruppe 19 (Fig. 11) am Maschinenrahmen 2 an, so dass das System des Becherförderers 8 bzw. die gesamte Vereinzelungsvorrichtung 6 um eine zum Angriffspunkt P des Hydraulikzylinders 18 beabstandete Stützachse 20 schwenkbar ist. Ausgehend von der horizontalen Normallage N der Maschine 1 gemäß Fig. 10 bzw. 11 wird mit Blick auf Fig. 7 und 9 die jeweilige ausgleichende Stellbewegung gemäß Pfeil H' bzw. H" des in einer Ebene G wirksamen Hydraulikzylinders 18 deutlich. Dessen durch die Regelungseinheit R aktivierter Druckantrieb (Motor M', Fig. 11) wird zur Ausrichtung der Maschine 1 entsprechend der vertikalen Hochachse D genutzt.

In Fig. 12 ist (ohne sämtliche schon angesprochenen Bauteile nochmals zu erwähnen) eine erweiterte Ausführung der Legemaschine 1 mit dem Becherförderer 8 dargestellt, wobei entsprechend dem Ausgangssignal des (Neigungs)Sensors 9 bzw. des Steuergerätes 11 die jeweiligen becherförmigen Austragelemente 7 mittels eines auf diese einwirkenden Stellorgans 13' beeinflussbar sind (Bewegungsrichtungen gemäß Pfeil E, E'). In denkbar einfacher Ausführung ist dabei vorgesehen, dass das Stellorgan 13' im Bereich einer mit dem Becherförderer 8 zusammenwirkenden Rüttelvorrichtung 25 vorgesehen ist. Dabei kann diese Rüttelvorrichtung 25 nach Art des Stellorgans 13 so genutzt werden, dass durch entsprechende Schwingfrequenzen und/oder Schwingwege die veränderbaren Stellparameter gemäß Pfeil E und/oder E' wirksam sind. Damit kann sichergestellt werden, dass beim Entnahmevorgang jeweils nur eine der Knollen 5 auf dem Austragelement 7 verbleibt.

In weiterer konstruktiver Auslegung der vorbeschriebenen Regelungseinheiten R im Bereich der Legemaschine 1, 1' ist denkbar, indirekte Messwertgeber an Stelle oder gemeinsam mit dem direkten Neigungssensor 16 in die jeweilige Regelungsstrecke R zu integrieren. Mit dem indirekten Messwertgeber (nicht dargestellt) können beispielsweise die vorbeschriebenen Abweichungen aus der horizontalen Soll-Lage N durch einen Biegebalken o. dgl. Deformationsteil indirekt aufgenommen, in ein elektrisches Signal gewandelt und danach im Bereich der Regelungseinheit R verarbeitet werden. Für diesen Regelungsvorgang kann die Regelungseinheit R beispielsweise mit Dehnungsmessstreifen, kapazitiven Gebern, induktiven Gebern o. dgl. elektronischen Baugruppen versehen sein.

In Fig. 12 ist mit 26 eine weitere denkbare Geber-Baugruppe im Bereich der Regelungseinheit R dargestellt, wobei hier ein Ultraschall-, Optoelektronik- und/oder Laser-Sensor 27 als direkt auf den Bereich des Austragelementes 7 gerichtete Überwachungsbaugruppe vorgesehen ist (Pfeil 26'). Damit kann insbesondere eine Anwesenheitskontrolle und/oder Anzahlerfassung in den Bechern 7 erfolgen und in der Regelungseinheit R verarbeitet werden. Bei Detektierung einer Leerstelle 28 oder einer Mehrfachbelegung 5" im Bereich eines der Becher 7' kann mittels der Regelungseinheit R eine (ähnlich Fig. 5) wirksame Nachfülleinheit 4' aktiviert (Zufuhr einer Knolle 5') oder durch den Rüttler 25 eine der überzähligen Knollen 5" durch intensivere Schwingungen (Pfeil E oder E') entfernt werden.

Das erfindungsgemäße Konzept der automatischen Überwachung und Regelung der Legemaschine 1, 1' ist darauf gerichtet, dass entsprechend der Ausführung der jeweiligen Baugruppen im Bereich der Sensoren 9, 26 und den Steuer- bzw. Speichergeräten ein sich selbst optimierendes System gebildet werden kann. In diesen können nach Art einer adaptiven Regelung auch jeweilige zusätzliche Hilfsfunktionen, beispielsweise die vorbeschriebenen internen Belegungen von Fehlstellen auf den Förderbaugruppen 8 bzw. 8', ohne Eingreifen der Bedienperson im Fahrzeug C aktiviert werden, so dass damit ein weitgehend fehlerfrei und ohne Unterbrechung durchführbarer Verlegevorgang möglich wird.