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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodendruckentlastung eines
am Erdboden arbeitenden Arbeitswerkzeuges mit hydraulisch bewegtem Auslegearm
durch Regelung des Auflagedruckes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Es
sind bereits eine Anzahl von Vorrichtungen bekannt (Fa. Mulag, Fa.
Orsi), die eine Einstellung des Auflagedrucks von Arbeitswerkzeugen
und ein Kopieren der zu bearbeitenden Bodenoberfläche realisieren.
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So
ist aus dem
EP 06 64
076 A1 , entsprechend
DE 44 01 716 A1 , ein Auslegerarbeitswerkzeug
mit reichweitenunabhängiger
Stelleinrichtung für
den Auflagedruck auf dem zu bearbeitenden Gelände bekannt. Dazu ist eine
bodenparallele Abrollwalze hinter einem Messerbalken auf dem Gelände abgestützt. Dieser
Abrollwalze ist ein proportional arbeitendes Steuerorgan zugeordnet.
Zur Abtastung der senkrechten Bewegungen der Abrollwalze steht mit
ihr eine Wegesensorenanordnung mit ihrem Tastkopf in direkter Antriebsverbindung.
Gleich wirkend, jedoch mit einem Tastrad vor dem Arbeitsmittel ist
der Gegenstand der
EP
05 33 571 A1 und der
DE 86 31 593 U1 . Weitere Auflagedruckregelungen
für ein
am Erdboden arbeitendes landwirtschaftliches Arbeitswerkzeug sind
aus
DE 37 44 821 A1 ,
DE 33 26 609 A1 und
DE 32 40 791 A1 bekannt,
welche über Druck-
bzw. Wegesensoren die Lage eines Mähwerkes gegenüber dem
Erdboden erfassen und über elektrische
und hydraulische Elemente das Mähwerk in
der gewünschten
Lage gegenüber
dem Erdboden ansteuern.
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Diese
Regelungen haben gemeinsam, dass eine elektrische Lagemessung direkt,
am Arbeitswerkzeug stattfindet, deren Messwerte erst elektronisch
und dann in entsprechende mechanische Stellbefehle umgesetzt werden.
Die Messglieder zur Erfassung des Auflagedruckes und der Position
des Arbeitswerkzeuges am Arbeitswerkzeug befinden sich damit an
der am meisten beanspruchten Zone der Maschine, so dass nur mit
großem
Aufwand ein störfreier
Betrieb dieser Regelung möglich
ist.
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Aus
der
DE 196 11 281
C2 ist eine Auflagedruckregelung für ein am Erdboden arbeitendes landwirtschaftliches
Arbeitswerkzeug, insbesondere für
ein Auslegemähgerät, bekannt,
das bei sich änderndem
Bodenprofil ständig
mit gleichem Auflagedruck auf dem Erdboden aufliegt und das einen Messwertgeber
hat, der dem Bodenprofil entsprechende Messwerte liefert. Es ist
an einem Nebenarm des Auslegemähgeräts zwischen
einem Mähkopf
in Form einer in einer Nulllage gehaltenen Schwenkplatte und einem
Regelventil angebracht. Damit entsteht eine hydraulische Mess- und
Regeleinrichtung mit einer direkt hydraulischen Messwerterfassung. Das
am Mähkopf
befestigte Regelventil regelt den Ölstrom zu einem Hydraulikzylinder.
Der Messwertgeber befindet sich außerhalb der Hauptverschleißzone des
Auslegemähgeräts, da sich
die Schwenkplatte an der Oberseite des Mähkopfes befindet und mit diesem
schwenkbar mit einem Gelenk verbunden ist. Der Schwenkwinkel der
Schwenkplatte ist durch einen Anschlag sowie durch ein Federpaket
in beiden Richtungen von der Nulllage ausgehend begrenzt. Hier befindet
sich der Messwertgeber nicht in der Hauptverschleißzone, jedoch überschreitet
der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Arbeitswerkzeuges am Auslegearm
und dem des Arbeitswerkzeuges am Erdboden bei weitem das nötige Funktionsmaß. Eine
Anfahrsicherung als Kollisionsschutz ist bei dieser Anordnung nicht
gegeben.
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Ziel
und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bodendruckentlastung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches zu finden, bei der sich
die Messglieder nicht in der Arbeitszone befinden, jedoch eine optimale
Bodenkopierung gewährleisten.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist Gegenstand der im ersten Anspruch offenbarten
Erfindung. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
der Vorrichtung zur Bodendruckentlastung eines am Erdboden arbeitenden
Arbeitswerkzeuges mit hydraulisch bewegtem Auslegearm, wobei ein
daran befestigter erster Zylinder die Last des gesamten Auslegearmes
und des Arbeitswerkzeuges trägt,
ist das Arbeitswerkzeug unter Einhaltung eines Funktionsmaßes „e" nahe an einem Drehpunkt am
Auslegearm befestigt. Der erste Zylinder ist mit einem Drucksensor
zur Erfassung eines am Drehpunkt sich ergebenden Kräftepaares
durch Zylinderdruckmessung und der Drucksensor mit einer sich weit
außerhalb
des Arbeitsbereiches befindenden Mikrorechnereinheit verbunden.
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Eine
aktive Anfahrsicherung kann aus einem mit dem Schwenkzylinder verbundenen
Druckschalter, einem den Schwenkwinkel anzeigenden Sensor in Verbindung
mit einer Mikrorechnereinheit und einer Hydraulikventilkombination
bestehen. Beim Auftreffen auf ein Hindernis hebt die Anfahrsicherung den
Auslegearm mit Arbeitswerkzeug an. Nach Passieren des Hindernisses
bringt die Anfahrsicherung in Verbindung mit dem Drucksensor und
der Mikrorechnereinheit den Auslegearm mit Arbeitswerkzeug wieder
mit festgelegtem Auflagedruck in Arbeitsstellung.
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Die
Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die
zugehörige
Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau der Vorrichtung zur Bodendruckentlastung.
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Bei
der Vorrichtung zur Bodendruckentlastung entsprechend Bild 1 bewirkt
die Lageänderung eines
Nebenarmes 10 im Arbeitsbereich eines Gesamtauslegearmes
eine geringe Schwerpunktverlagerung des Gesamtsystems.
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Auf
einem Verschieberahmen 1, welcher an einem Trägerfahrzeug 2 befestigt
ist, befindet sich ein Schiebeteil 3, welches über einen
Kettentrieb quer zur Fahrtrichtung beweglich ist. In diesem Schiebeteil 3 ist
ein Zentralrohr 4 angebracht, welches mit Hilfe eines Schwenkzylinders 5,
der mit einem Druckschalter verbunden ist, um eine vertikale Achse
schwenkbar ist. Am oberen Ende des Zentralrohres befindet sich ein
Gelenk 6, mit welchen ein Hauptarm 7 vertikal
schwenkbar am Zentralrohr 4 befestigt ist. Die Schwenkbewegung
des Hauptarmes 7 erfolgt über einen Hydraulikzylinder 8,
welcher mit der Kolbenseite am Zentralrohr 4 und mit der
Stangenseite am Hauptarm 7 gelenkig verbunden ist. An dem
dem Zentralrohr 4 gegenüberliegenden
Ende des Hauptarmes 7 befindet sich ein Gelenk 9,
an welchem der Nebenarm 10 vertikal schwenkbar zum Hauptarm 7 befestigt
ist. Die Schwenkbewegung des Nebenarmes 10 erfolgt über einen
Hydraulikzylinder 11, der mit jeweils einem Ende gelenkig
am Hauptarm 7 und am Nebenarm 10 verbunden ist.
An dem dem Hauptarm 7 gegenüberliegenden Ende des Nebenarmes 10 befindet
sich ein Gelenk 12, mit dem ein Arbeitswerkzeug 13 in
seinem Schwerpunkt vertikal schwenkbar am Nebenarm 10 befestigt
ist. Dieses Gelenk 12 ist möglichst nahe an einem Boden-Drehpunkt 21 des
Arbeitswerkzeuges 13 auf dem Erdboden 15 angebracht,
um einen Abstand „e" zwischen dem Drehpunkt 21 und
dem Gelenk 12 gering zu halten.
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Die
Drehung des Arbeitswerkzeuges 13 in der Vertikalebene erfolgt
durch einen Hydraulikzylinder 14. Die Hydraulikzylinder 8, 11,
und 14 sowie der Hydraulikmotor 16 des Kettengetriebes
werden über eine
Kombination von Hydraulikventilen 17 angesteuert.
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Diese
Ventile erhalten ihre Steuerbefehle über eine Elektroniksteuerung 18.
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Während der
Arbeit im ebenen Gelände
liegt das Arbeitswerkzeug 13 in voller Arbeitsbreite auf dem
Erdboden 15 auf. Der Hydraulikzylinder 14 ist dabei
in Schwimmstellung geschaltet, so dass das Arbeitswerkzeug 13 frei
um das Gelenk 12 pendeln kann. Der Hydraulikzylinder 11 ist
in seiner Lage, der jeweiligen Arbeitsweite entsprechend, fest eingestellt,
während
der Hydraulikzylinder 8 an der Kolbenseite mit einem Gasfederspeicher 20 verbunden
ist, der wie eine Druckfeder den Hauptarm 7 mit Nebenarm 10 und
dem Arbeitswerkzeug 13 nach oben drückt, und damit den Auflagedruck
des Arbeitswerkzeuges 13 auf den Erdboden 15 reduziert.
Dieser Auflagedruck wird über
einen elektronischen Drucksensor 19, der mit der Kolbenseite
des Hydraulikzylinders 8 verbunden ist, gemessen. Der gemessene Druckwer-Ist-Wert
wird in einer Mikrorechnereinheit mit dem eingestellten Soll-Wert
des Auflagedruckes verglichen. Über
die Mikrorechnereinheit werden die Hydraulikventile der Hydraulikventilkombination 17 so
angesteuert, dass der Gasfederspeicher 20 mit Hydrauliköl gefüllt oder
entleert wird, so dass der Druck-Ist-Wert dem Druck-Soll-Wert ständig angenähert wird.
Das bewirkt einen ständig
konstanten Auflagedruck des Arbeitswerkzeuges 13 auf dem
Erdboden 15.
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Die
Erfassung des Zylinderdrucks in einem Schwenkzylinder 5 durch
einen Druckschalter und die Erfassung eines Schwenkwinkels durch
einen Sensor ermöglicht
die Realisierung einer elektronischen Anfahrsicherung im dreidimensionalen
Raum. Beim Auftreffen auf ein Hindernis wird der Auslegearm 7,10 ab
einem bestimmten Druck im Schwenkzylinder 5 bei Erreichen
eines bestimmten Schwenkwinkels durch die Mikrorechnereinheit und
die Hydraulikventilkombination 17 gesteuert, angehoben und
nach Passieren des Hindernisses nach Absinken des Druckes im Schwenkzylinder 5 wieder
auf dem Erdboden mit entsprechenden Druck-Sollwert abgesetzt.
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Die
Erfassung der Druckwerte in den Hydraulikzylindern 5 und 8 und
deren Auswertung in der Mikrorechnereinheit 18 ermöglichen
auch eine Positionierung des gesamten Auslegearmes 7,10 an Hand
der gespeicherten Druckwerte für
sich wiederholende Auslagepositionen.
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- 1
- Verschieberahmen
- 2
- Trägerfahrzeug
- 3
- Schiebeteil
- 4
- Zentralrohr
- 5
- Schwenkzylinder
- 6
- Gelenk
- 7
- Hauptarm
- 8
- Hydraulikzylinder
- 9
- Gelenk
- 10
- Nebenarm
- 11
- Hydraulikzylinder
- 12
- Gelenk
- 13
- Arbeitswerkzeug
- 14
- Hydraulikzylinder
- 15
- Erdboden
- 16
- Hydraulikmotor
- 17
- Hydraulikventil
- 18
- Elektroniksteuerung
- 19
- Drucksensor
- 20
- Gasfederspeicher
- 21
- Drehpunkt
- „e"
- Abstand