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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit
von satellitengesteuerten Arbeitsmaschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände, bei
denen es darauf ankommt, dass ihr Arbeitspunkt stets einem vorgegebenen
Schema, z.B. einem Koordinatennetz oder Lageplan entspricht.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer
satellitengesteuerten landwirtschaftlichen Maschine zum Anlegen
von Reihenpflanzungen im Obst- und Weinbau, bei der es darauf ankommt,
dass sie gleichmäßige Pflanzabstände innerhalb
einer Reihe mit vorgegebener Richtung sowie definierte gleichmäßige Abstände der
Pflanzreihen untereinander einhält,
mit einer verbesserten Steuerung.
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Satellitengesteuerte
Arbeitsmaschinen (nachstehend auch als "Vorrichtungen" bezeichnet) werden bereits seit einigen
Jahren auf verschiedenen Gebieten eingesetzt. Vor allem bei der
Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft, aber auch im Straßen- und
Landschaftsbau ist die Steuerung des Arbeitseinsatzpunkts einer
Maschine mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich inzwischen unverzichtbar.
Diese Genauigkeit wird allerdings nur bei Verwendung eines stationären zweiten
Empfängers
(Referenzempfänger)
und Vergleich der stationär
empfangenen Signale mit denen des auf der Arbeitsmaschine angeordneten
beweglichen Empfängers
erzielt und auch nur dann, wenn die Ortsveränderung nicht zu rasch erfolgt,
da die Signalhäufigkeit
derzeit noch nicht sehr hoch ist.
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Es
sind Arbeitsmaschinen im Gebrauch, mit denen Weinberge angelegt
werden können,
d.h. Jungreben, vorzugsweise zusammen mit einem provisorischen Stützstab gepflanzt
werden. Diese Maschinen sind so eingerichtet, dass die Setzlinge
bzw. Setzlinge und Stäbe
in einen Förderapparat
eingelegt werden, der sie fortlaufend mit gleichmäßigem Pflanzabstand
in einen Graben einbringt, den die über das Land gezogene Maschine
zuvor mittels einer keilförmigen
Schar geöffnet
hat und der unmittelbar nach dem Pflanzen durch Beischieben und
Andrücken
des Erdreichs wieder verschlossen wird. Eine derartige Vorrichtung
ist z.B. in der
EP 340 446 beschrieben.
In der dort beschriebenen Ausführungsform
ist diese zum Anbau an die Dreipunktanbauvorrichtung eines vorhandenen
Ackerschleppers (Treckers) gestaltet und weist einen Hauptrahmen auf,
innerhalb dessen als Pflanzmechanismus eine parallel zur Pflanzrichtung
umlaufende Förderkette vorgesehen
ist, die mit Greifern für
die Setzlinge bestückt
ist. Mittels der Förderkette
werden die Greifer in geöffneter
Stellung an einer Aufgabestation vorbeigeführt, wo sie einen manuell übergebenen
Setzling aufnehmen, sich dann schließen und den Setzling abwärts in den
Pflanzgraben bringen. In jüngerer
Zeit wird anstelle einer Förderkette
ein mit Greifern bestücktes
Rad verwendet, dessen Achse quer zur Fahrtrichtung der Vorrichtung
angeordnet ist und das sich somit in Längsrichtung der Vorrichtung
hinter und z.T. innerhalb der Schar dreht. Hierzu wird auf die EP-1
105 836 A1 verwiesen. Das Greiferrad besteht aus einem scheibenförmigen Träger, der
auf seinem Umfang mehrere radial angeordnete Hülsen trägt, in denen auswechselbare
Greifer sitzen, die jeweils einen Setzling (und – bei einer späteren Konstruktion – gleichzeitig
einen Pflanzstab) aufnehmen können.
Die drehwinkelabhängige
Ansteuerung der Greifer (d.h. das selbsttätige Schließen und Öffnen während der Drehung des Greiferrads,
zur Aufnahme und Freigabe der Setzlinge/Pflanzstäbe) geschieht dadurch, dass
sich an den nabenseitigen Enden der Greiferelemente mit Rollen versehene
Hebel befinden, die von einem feststehenden Bügel ausgelenkt werden, wenn
sie an daran entlangstreifen. Die Bügel sind bevorzugt justierbar
am Lagerschild des Greiferrads angeordnet.
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Bei
dem mit den bekannten Vorrichtungen (Pflanzgeräten) ausführbaren Arbeitsverfahren wird erreicht,
dass die anzulegenden Pflanzreihen (z.B. Rebzeilen) geradlinig in
vorgegebener Richtung verlaufen und untereinander vorgegebene Abstände einhalten.
Innerhalb der Pflanzreihen weisen die Setzlinge gleichmäßige Abstände auf.
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Die
aus der DE-A-102 09 440 bzw. der
EP 1 105 836 A1 bekannte Vorrichtung zum
Anlegen von Reihenpflanzungen setzt zur Bestimmung des genauen Pflanzorts
der Setzlinge die Satelliten-Navigation auf der Grundlage des sog.
GPS (global positioning system) ein, und zwar in der Form, dass
die für den
vorgesehenen Zweck erforderliche Genauigkeit eines Pflanzsignals
im Zentimeterbereich aus den relativ ungenauen Angaben der über GPS
jeweils ermittelten Position des Pflanzmechanismus durch den Vergleich
der Ortskoordinaten eines beweglichen Empfängers mit dem Mess-Ergebnis
eines ortsfesten Referenzempfängers
verbessert wird, und weiter dadurch, dass diesem Ergebnis das Signal
eines kontinuierlich messenden mechanischen Wegemessers, z.B. eines über den
Boden geführten
Messrads als Korrektur aufgeschaltet wird.
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Es
ist wünschenswert,
dass die Setzlinge senkrecht in den Boden gelangen, auch wenn die Pflanzung
in einer Hanglage stattfindet. Dies gilt vor allem für die Pflanzstäbe oder
Stützpfähle, wenn
solche gleichzeitig mit den Setzlingen ins Erdreich eingebracht
werden. Wenn es sich bei dem Pflanzgut um Obstbäume handelt, ist es erforderlich,
dass auch die Pflanzen nach der Pflanzung senkrecht stehen. Dabei
kann eine seitliche Neigung des Geländes relativ einfach dadurch
ausgeglichen werden, dass das Pflanzgerät um seine Längsachse
schwenkbar gestaltet wird. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen,
ist in den vorgenannten Dokumenten beschrieben. Ist die Aufgabe
dagegen, eine Pflanzung in der Falllinie vorzunehmen, so wäre eine
weitere Schwenkmöglichkeit,
nämlich
um die Querachse erforderlich. Beides gleichzeitig zu verwirklichen,
wäre nur
mit unverhältnismäßig großem Aufwand
möglich.
Es ist in den vorgenannten Dokumenten zwar angegeben, dass man die
Pflanzmaschine, die zunächst
nur in ebenem Gelände
ein einwandfreies Ergebnis liefert, für das Arbeiten in hängigem Gelände einrichten
kann. Dies geschieht durch die Auswertung der Signale je eines Sensors
zur Ermittlung der Quer- und der Längsneigung der Maschine und
eine entsprechende Angleichung der Pflanzmechanik an die Hanglage.
Geeignete Sensoren sind handelsüblich.
Es sind i.d.R. flüssigkeitsgedämpfte Pendel,
deren Signale elektronisch zu Stellkräften verarbeitet werden können, die auf
die entsprechenden Verstellbauteile der Vorrichtung (z.B. – wie in
den genannten Dokumenten angegeben – ein Drehgelenk, mit dem der
Pflanzmechanismus um seine Längsachse
verschwenkt werden kann). Man kann auch einen Geschwindigkeitsregler für das Pflanzrad
zur Anpassung der Drehgeschwindigkeit des Pflanzmechanismus an Steigung
bzw. Gefälle
des überfahrenen
Geländes
vorsehen. Die Sensoren können
wahlweise an einer Stelle des Gesamtvorrichtung angebracht werden,
die der Hanglage folgt (also z.B. deren Hauptrahmen) oder an einer Stelle,
die der Hanglage angepasst werden kann. Im ersteren Falle ergibt
sich eine Steuerung der Pflanzmechanik, im zweiten Falle eine Regelung,
wie man leicht erkennt.
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Die
Ortskoordinaten der Satellitenantenne bilden den Referenzpunkt für den zu
bestimmenden Arbeitspunkt der Maschine. Sie müssen mit diesem Arbeitspunkt
nicht identisch sein, d.h. die Antenne muss sich nicht senkrecht über diesem
Arbeitspunkt befinden, sondern kann einen konstant gehaltenen Abstand
(etwa Strecke A in den Zeichnungen) hierzu aufweisen. Dies ist deshalb
wichtig zu beachten, weil die Satellitenantenne zum sicheren Signalempfang möglichst
weit oberhalb der Maschine, d.h. beträchtlich oberhalb der Erdoberfläche und
damit des Arbeitsbereichs der Maschine angeordnet werden muss, z.B.
in der Nähe
des Führerhauses
des Schleppers. Logischerweise weichen die vom Antennensignal errechneten
Ortskoordinaten immer dann von dem maßgeblichen Referenzpunkt zum
Arbeitspunkt ab, wenn die Maschine in Längs- oder Querrichtung geneigt
ist. Während
es für
die Querneigung der Maschine wie angegeben die konstruktive Möglichkeit
gibt, das gesamte Arbeitswerkzeug z.B. auf einem quer zur Fahrtrichtung
angeordneten Schlitten zu montieren und damit seinen Einsatzpunkt
bei seitlicher Hangneigung seitlich zu versetzen, besteht diese
Möglichkeit
bei einer Hangneigung in Längsrichtung,
d.h. in Arbeitsrichtung der Maschine nicht.
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Bei
der bekannten Vorrichtung wird die Satelliten-Empfangsantenne an
einer erhöhten
Stelle des Rahmens fest angeordnet, wo die Satellitensignale die
Antenne am besten erreichen. Die Auswertung der Satellitensignale
ergibt auch dann korrekte Ortskoordinaten für den zu ermittelnden Pflanzpunkt, wenn
diese durch einen bodengestützten
Wegemesser, z.B. ein über
den Boden rollendes mechanisches Messrad präzisiert wurden und die der
Projektion der Satellitenantenne auf deren gedachten Fußpunkt auf der
Pflanzebene und nicht dem verlangten Abstand der Pflanzreihe entspricht.
Bewegt sich die Pflanzmaschine hangauf- oder abwärts, so rückt der gedachte Fußpunkt der
Satellitenantenne in Pflanzrichtung nach rückwärts bzw. vorwärts. Dies
führt im
Ergebnis dazu, dass sich die (am Boden gemessenen) Pflanzabstände bei
Aufwärts-
oder Abwärtspflanzung verändern, was
in den meisten Fällen
unerwünscht ist,
denn es führt
dazu, dass die Diagonallinien einer Pflanzung nicht mehr gerade
verlaufen. Auf diese Eigenschaft einer Rebanlage wird im allgemeinen
nur verzichtet, wenn es sich um Anlagen in sehr stark geneigtem
Gelände
handelt. Zwar kann der Pflanzabstand dadurch korrigiert werden,
dass bei einer vorhandenen Hangneigung der Auslösepunkt des sogenannten Pflanz-
oder Greiferrads, d.h. die Stelle, an welcher der Greifer den Setzling
und gegebenenfalls den zugehörigen
Pflanzstab freigibt, verstellt wird. Dies kann z.B. dadurch geschehen,
dass das Lagerschild des Pflanzrad mit den darauf montierten Auslösebügeln koaxial
zu dessen Achse um einen begrenzten Winkel gedreht wird, derart,
dass sich stets eine konstante Lage zur Lotrechten ergibt.
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Wie
sich bei genauerer Untersuchung ergibt, reicht dies allerdings für den konstanten
Abstand der Setzlinge in der Reihe nicht aus. Die Schwenkbarkeit des
Pflanzmechanismus um eine Achse ermöglicht zwar jederzeit das senkrechte
Einbringen der Setzlinge in den Boden, jedoch nicht deren durch
das Satellitensignal gesteuerten Abstand. Dies liegt wie schon gesagt
daran, dass die Satellitenantenne sich nicht auf Bodenhöhe, sondern
in der Regel am höchsten Punkt
der Maschine befindet, um einen möglichst guten Empfang sicherzustellen.
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Es
wurde nun gefunden, dass zur Erzielung eines gleichmäßigen Pflanzabstands
eine mechanische oder elektronische Korrektur der Position der Satellitenantenne
erforderlich ist, d.h. an dieser muss je nach Steigung/Gefälle des
Geländes
eine Längsverschiebung
vorgenommen werden. Bei elektronischer Verschiebung behält die Satellitenantenne
ihre Montierung bei, d.h. sie ist starr mit der Pflanzmaschine verbunden
und die vom Satellitensignal abgeleiteten Ortskoordinaten der Pflanzmaschine
werden bei einer Hangfahrt entsprechend korrigiert.
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Bei
der erfindungsgemäß bevorzugten
mechanischen Korrektur wird eine mechanische Verschiebung der Satellitenantenne
vorgenommen, indem diese z.B. auf einem auf einer Schiene verschieblichen
Schlitten montiert und in Abhängigkeit von
der (positiven) Hangneigung nach vorne und entsprechend bei negativer
Hangneigung nach hinten bewegt wird. Die Verschiebung der Satellitenantenne und
die Verdrehung des Lagerschilds werden durch Auswertung der Signale
eines Neigungsmessers gesteuert. Die Verschiebung kann z.B. dadurch
erreicht werden, dass das Lagerschild des Greiferrads um einen begrenzten
Winkel gedreht werden kann und ein daran angelenkter Hebel die Verschiebung
der Satellitenantenne entsprechend der Verdrehung des Lagerschilds
vornimmt. Auf diese Weise wird gleichzeitig erreicht, dass eine
stets senkrechte Pflanzung stattfindet. Die Satellitenantenne kann
auch direkt an einem mit dem Lagerung des Pflanzrads verbundenen
Hebel angebracht werden.
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Unmittelbarer
Erfindungsgegenstand ist daher ein Verfahren zur Verbesserung der
Genauigkeit von satellitengesteuerten landwirtschaftlichen Maschinen
bei der Arbeit in hängigem
Gelände,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Satellitenantenne auf
der Maschine in Abhängigkeit
von der Hangneigung in Längsrichtung
derart in Längsrichtung
der Maschine veränderbar
oder die Signalverarbeitung rechnerisch entsprechend korrigierbar
ist, derart, dass die Ortskoordinaten der Antenne stets den gleichen
Abstand (Strecke A in den Zeichnungen) zu den Ortskoordinaten des
Einsatzpunkts des Geräts
einhalten.
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Mit
anderen Worten ergibt sich eine Steigerung der Präzision der
Pflanzung und eine Erhöhung der
Betriebssicherheit der Vorrichtung, wenn entweder die Satelli tenantenne
in Längsrichtung
der Vorrichtung beweglich angebracht wird, derart, dass ihr Fußpunkt stets
den gleichen Abstand zum Arbeitspunkt hat, oder dadurch, dass das
Signal der (fest angeordneten) Antenne rechnerisch um einen von
der Längsneigung
des Hangs abhängigen
Betrag korrigiert wird. Dies wird in jedem Falle dadurch erreicht, dass
die Längsneigung
der Maschine in Fahrtrichtung der Position der Satellitenantenne
aufgeschaltet wird.
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Wenn
die Satellitenantenne beweglich montiert wird, kann dies z.B. dadurch
erreicht werden, dass ein beweglicher Schlitten vorgesehen ist,
der entlang einer in Längsrichtung
(Fahrrichtung) der Vorrichtung angeordneten Schiene verschiebbar
ist und die Antenne trägt.
Die Verschiebung kann hydraulisch geschehen oder einfach dadurch,
dass ein Hebelwerk vorgesehen ist, das den Schlitten der Satellitenantenne
mit einer Steuerung der Stellung des Pflanzrads verbindet, die ihrerseits
von der Neigungsmessung gesteuert wird. Diese Ausführungsform
der Erfindung ist in den beigefügten
Zeichnungen (1 bis 4) wiedergegeben,
die ohne weiteres selbsterklärend
sind. Es kommt dabei darauf an, dass der Abstand – in den
Zeichnungen mit "A" bezeichnet – zwischen
dem lotrechten Fußpunkt
der Antenne und dem Pflanzpunkt des Greiferrads (d.h. der Abstand
der Ortskoordinaten) unabhängig
von der zu befahrenden Hangneigung stets gleich bleibt. Nach einer
anderen Ausführungsform
(5 bis 8) ist ein
Hebelwerk vorgesehen, bei dem die Satellitenantenne auf einer Schubstange
montiert ist, die auf einem Lagerbock verschiebbar ist. Nach einer
weiteren Ausführungsform
ist die Antenne direkt am freien Ende eines Hebels angebracht, der
seinerseits auf dem Lagerschild des Greiferrads montiert ist. Wegen der
Schwierigkeit, eine solche Anordnung schwingungsfrei zu gestalten,
ist diese Ausführungsform
der Erfindung allerdings nicht bevorzugt.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung bleibt die Antenne starr mit der Maschine verbunden,
jedoch wird das Signal ihrer Ortskoordinaten bei Aufwärts- oder
Abwärtsfahrt
der Maschine um einen solchen Betrag verändert, dass wiederum der Abstand
dieser Ortskoordinaten zu denen des Pflanzpunkts konstant bleibt.
Diese Ausführungsform ist
offensichtlich weniger störungsanfällig als
eine mechanische Verschiebung der Antenne, erfordert jedoch einen
größeren Aufwand
am Steuerungsrechner bzw. dessen Programmierung.
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Die
Erfindung ist auf alle Arbeitsmaschinen anwendbar, die eine ortsbestimmte
Tätigkeit
satellitengestützt
verrichten. Bevorzugt wird sie insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen
wie Pflanz-, Sä-,
Ernte- oder Bodenbearbeitungsmaschinen, aber auch im Straßen- und
Landschaftsbau eingesetzt.
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Unmittelbarer
Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit
von satellitengesteuerten Arbeitsmaschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände und
ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Satellitenantenne
auf der Maschine längsbeweglich
angebracht und in Abhängigkeit
von der Hangneigung in Längsrichtung
der Maschine veränderbar
oder die Signalverarbeitung rechnerisch entsprechend korrigierbar
ist, derart, dass die Ortskoordinaten der Antenne einen konstanten
Abstand zu den Ortskoordinaten des Arbeitspunkts des Geräts einhalten.
Die Lage der Satellitenantenne kann je nach Geräteausle gung bevorzugt in Längsrichtung,
aber evt. zusätzlich
auch in Querrichtung veränderbar
sein. Eine Veränderung
in Querrichtung kann sinnvoll sein, wenn der Arbeitspunkt der Maschine
satellitengestützt
seitlich verstellt werden kann. Bevorzugt ist jedoch eine Verstellbarkeit ausschließlich in
Längsrichtung.
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Bei
der als Beispiel gewählten
Pflanzmaschine mit einem Greiferrad, die im Weinbau eingesetzt wird,
weisen die Greifer die schon erwähnten
Auslenkhebel auf, die während
ihrer Kreisbewegung bei einem bestimmten Drehwinkel an Bügeln abgelenkt werden
und auf diese Weise das Öffnen
und Schließen
der Greifer bewirken. Die Bügel
sind gewöhnlich auf
dem Lagerschild des Greiferrades fest angebracht und werden lediglich
zu Justierungszwecken verstellt.
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Eine
bevorzugte Lösung
für das
neigungsunabhängige
Auslösen
eines bestimmten Greifers an der tiefsten Stelle seine Weges besteht
darin, das Lagerschild des Greiferrads samt den Auslenkbügeln und
dem Antrieb des Greiferrads zu einer Baueinheit zusammenzufassen
und diese um einen koaxial zur Drehachse des Greiferrads (oder in
deren Nähe
befindlichen eigenen) Drehpunkt begrenzt drehbar einzurichten. Dieser
Drehpunkt kann demnach entweder koaxial zur Achse des Greiferrads
oder etwas außerhalb
angeordnet sein. Der mögliche
Schwenkwinkel soll mindestens der von der Maschine maximal zu bewältigenden
Hangneigung entsprechen. Dann ist es möglich, die Greifer immer in
der gleichen Position zur Lotrechten zu öffnen und auf diese Weise zu
gewährleisten,
dass das Pflanzgut stets senkrecht in den Boden gebracht wird. Von
dieser Baueinheit kann z.B. ein Hebelwerk betätigt werden, dass die Längsverschiebung
der Satellitenantenne bewirkt.
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Der
Grad der Verschiebung entspricht in jedem Falle der Verschiebung
des Pflanzpunkts, wie er sich beim Verdrehen des Pflanzrads gegenüber einer Normalposition
ergibt.
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Die
Erfindung betrifft daher weiterhin insbesondere eine selbstfahrende
oder zum Anbau an die Dreipunkt-Kupplung eines Ackerschleppers mittels eines
Anbaurahmens geeignete Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen,
mit einem Hauptrahmen, mindestens einer nach hinten offenen, keilförmigen Schar
zum Ausheben eines Pflanzgrabens, die fest mit dem Anbaurahmen oder
dem Hauptrahmen verbunden oder so angeordnet ist, dass sie abgesenkt
werden kann, wobei die Vorrichtung mindestens aufweist:
- – übliche Elemente
wie Sitze für
das Bedienungspersonal, Vorratskrippen zur Aufnahme des Pflanzguts,
Mittel zum Antrieb und zur Anpassung der Arbeitsgeschwindigkeit
der Pflanzvorrichtung an die tatsächliche Fortbewegungsgeschwindigkeit
der Vorrichtung auf der Ackerfläche,
sowie Mittel zum Wiederverschließen des Pflanzgrabens,
- – eine
innerhalb des Hauptrahmens angeordnete mechanische Pflanzvorrichtung
zum Erfassen und selbsttätigen
Einbringen von Setzlingen in den Pflanzgraben, die ein innerhalb
des Hauptrahmens in einem Lagerschild auf einer Achse quer zur Fortbewegungsrichtung
angeordnetes, bzw. in Längs richtung
der Vorrichtung geschwindigkeitsgesteuert drehbares, in die Schar
teilweise eintauchendes Pflanz- oder Greiferrad aufweist, wobei
auf dem Lagerschild koaxial um die Achse verlaufende Auslöseelemente
für das Öffnen und
Schließen
der Greifer angeordnet sind,
- – eine
Einrichtung, mit der die Ortskoordinaten der Pflanzvorrichtung in
an sich bekannter Weise durch Auswertung der Peilung eines mitgeführten Empfängers für Navigationssignale
eines Satellitensystems ("Satellitenortungssystem") mittels eines Rechners
ständig
festgestellt werden, die von einem stationären zweiten Satellitenempfänger über Funkverbindung
zum mitgeführten
Empfänger
ständig
korrigiert werden und über
mindestens eine Schnittstelle des Rechners zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit
der Pflanzvorrichtung und des Orts der Pflanzung genutzt werden,
- – eine
kontinuierlich arbeitende Messeinrichtung für die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit
in Gestalt eines Sensorrads mit Bodenkontakt, eines Laser-, eines
Infrarotgeräts
oder einer Abtasteinrichtung für
einen Messdraht, deren Signale dem Rechner aufgeschaltet werden
können,
wobei zur Ermittlung der maßgeblichen
Geschwindigkeit zwischen zwei Satellitenmessungen die aus drei oder
mehr vorausgehenden Satellitenmessungen gewonnene mittlere Geschwindigkeit
und/oder das Signal der kontinuierlich arbeitenden Messeinrichtung
als Korrekturgröße verwendet
wird,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass - – der
Lagerschild des Greiferrads zusammen mit den Auslöseelementen
für das Öffnen und
Schließen
der Greifer zu einer um einen koaxial zur Lagerung des Greiferrads
oder geringfügig
hierzu versetzt drehbaren Baugruppe zusammengefasst ist, die um
einen begrenzten Winkel gegenüber
einer Normallage verdreht werden kann;
- – eine
Messeinrichtung für
die Längsneigung
der Vorrichtung bei einer Hangfahrt vorhanden ist, deren Signal
die Verdrehung der Baugruppe in dem Sinne steuert, dass der Öffnungs-
bzw. Schließwinkel
der Greifer stets zur Lotrechten konstant ist
- – entweder
die Satellitenantenne in Längsrichtung auf
einem in Längsrichtung
(Fahrrichtung) der Pflanzvorrichtung verschiebbaren Schlitten angebracht
und auf einer Schiene beweglich und an einem mit der Lagerung des
Pflanzrads verbundenen Hebel angebracht ist, dessen Position der Verstellung
der Lagerung des Pflanzrads entspricht, sodass die Satellitenantenne
mittels dieses Hebels verschoben werden kann, wobei der Grad der
Verschiebung der Verschiebung des Pflanzpunkts entspricht, wie er
sich beim Verdrehen des Pflanzrads gegenüber einer Normalposition ergibt,
- – oder
die von der Satellitenantenne ermittelten Ortskoordinaten rechnerisch
um einen Betrag verändert
werden, der bei Hangneigung der Verschiebung ihres lotrechten Fußpunkts
entspricht.
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Eine
als Basis für
die Verwendung der Erfindung besonders bevorzugte Vorrichtung ist
in den vorgenannten Dokumenten DE-A-102 09 440 bzw.
EP 1 105 836 A1 beschrieben.
Sie weist ein um eine Achse quer zur Fortbewegungsrichtung geschwindigkeitsgesteuert
drehbares, in die Schar teilweise eintauchendes Pflanz- oder Greiferrad
auf, das auf seinem Umfang in radialer Richtung mehrere, in Aufnahmehülsen sitzende,
sternförmig
angeordnete Greifer oder Greiferpaare trägt, die drehwinkelabhängig in
eine Offen- und eine Schließstellung
gebracht werden können,
nämlich
mindestens einen Greifer für
Pflanzgut (Pflanzengreifer) und wahlweise einen zugeordneten Greifer
für Pflanzpfähle oder
Pflanzstäbe
(Pfahlgreifer), für
das gleichzeitige Einbringen von Pflanzgut und Pfahl (Stab), wobei
die Greifer bzw. Greiferpaare vorzugsweise auswechselbar auf einem
gemeinsamen Holm angeordnet sind. Soweit zum Verständnis der
vor- und nachstehenden Erläuterungen
nähere
Informationen erforderlich sind, wird auf die in den vorgenannten
Dokumenten enthaltene Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen verwiesen,
auf die zur Ergänzung
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwiesen wird.
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Die
Verschiebung der Lage der Satellitenantenne bei Fahrt über waagerechtes,
steigendes und fallendes Gelände
wird aus den Zeichnungen (1 bis 3)
deutlich; in den 4 bis 6 ist eine andere
mechanische Lösung
des Problems dargestellt, die zum nämlichen Ergebnis führt.
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Andere
Lösungen
des Problems, Pflanzgut maschinell in eine vorbereitete Pflanzfurche
einzubringen, z.B. über
eine Förderkette,
welche die Greifer trägt,
können
ebenfalls mit den Mitteln der Erfindung in der vorstehend erwähnten Weise
ausgerüstet
und verbessert werden.
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Die
Erfindung löst
unter anderem die vorstehenden Aufgaben, nach einmaliger Vorgabe
der Pflanzrichtung auch im Wendeverfahren geradlinige oder gekrümmte, auf-
oder abwärts
geneigte Pflanzreihen anzulegen, innerhalb derer die Setzlinge gleichmäßige Abstände einhalten,
durch ein Verfahren, bei dem
- – die Ortskoordinaten
der Pflanzvorrichtung in an sich bekannter Weise durch Auswertung
der Peilung eines mitgeführten
Empfängers
für Navigationssignale
eines Satellitensystems ("Satellitenortungssystem") mittels eines Rechners
ständig festgestellt
und über
mindestens eine Schnittstelle des Rechners zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit
der Pflanzvorrichtung und des Orts der Pflanzung genutzt werden;
- – die
Genauigkeit der Peilung des mitgeführten Satellitenempfängers mittels
Vergleichsverfahren durch Vergleich mit dem Signal eines ortsfesten zweiten
Satellitenempfängers
("Referenzempfänger") gesteigert wird;
- – eine
Lageabweichung des Hauptrahmens von der Wagrechten über mindestens
einen Sensor ermittelt und gegebenenfalls korrigiert sowie gegebenenfalls
dem Kursabweichungs-Anzeigegerät
rechnerisch aufgeschaltet wird, derart, dass eine seitliche Abweichung
des Arbeitszentrums von der Pflanzlinie manuell oder vorzugsweise selbsttätig ausgeglichen
werden kann;
- – zusätzliche
Einrichtungen zur unabhängigen
Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit vorhanden sind, die bedarfsweise
zur Korrektur der über
Satellitensignale ermittelten Fahrgeschwindigkeit herangezogen werden
können,
- – entweder
die Satellitenantenne beweglich ist, derart, dass die Satellitenantenne
in Längsrichtung
der Maschine verschoben werden kann, wobei der Grad der Verschiebung
der Verschiebung des Pflanzpunkts entspricht, wie er sich beim Verdrehen
des Pflanzrads gegenüber
einer Normalposition ergibt, oder
- – die
Signale der Ortskoordinaten einer fest angeordneten Antenne um einen
solchen Betrag korrigiert werden, dass der lotrechte Fußpunkt der
Antenne einen konstanten Abstand zum Pflanzpunkt einhalten.
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Eine
zum Anbau an die Dreipunkt-Kupplung eines Ackerschleppers mittels
eines Anbaurahmens geeignete Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen
ist bereits bekannt. Bekannt ist insbesondere eine Vorrichtung (vgl.
EP-A-340 446), die eine zentrale, nach hinten offene, keilförmige Schar aufweist,
die fest mit einem Anbaurahmen oder einem Hauptrahmen verbunden
ist. Wenn die an diesen Vorrichtungen vorhandene Schar beim Straßentransport
den Boden nicht berühren
darf, wird sie mittels der am Schlepper vorhandenen Hydraulik angehoben.
Sie kann aber auch so angeordnet sein, dass sie unabhängig vom
Anbau- bzw. Hauptrahmen abgesenkt werden kann, z.B. mittels höhenverstellbarer Stützrollen.
Bisher ist allerdings der Hauptrahmen mit dem Anbaurahmen starr
verbunden, sodass beim Befahren hängigen Geländes der Hauptrahmen aus der
Wagerechten gekippt wird. Es sind i.d.R. lediglich Mittel vorhanden,
mit denen der Hauptrahmen seitlich gegenüber der Fahrzeugachse ausgelenkt
werden kann, um kurze Abweichungen der Fahrzeugspur von der vorgesehenen
Achse einer Pflanzreihe auszugleichen. Nach mehreren bekannten Vorschlägen kann
die Maschine mit Mitteln versehen werden, die es gestatten, den
Hauptrahmen seitlich zu verschwenken, wenn die Maschine als Ganzes
während der
Fahrt über
hängiges
Gelände
geneigt wird. Z.B. kann der Hauptrahmen mit dem Anbaurahmen (bzw. bei
einem selbstfahrenden Fahrzeug: dessen Tragwerk) um eine Längsachse
drehgelenkig verbunden sein. Nach einem anderen Vorschlag kann der Hauptrahmen
dadurch waagerecht gehalten werden, dass er sich unabhängig oder
gemeinsam mit dem Anbaurahmen gegenüber den unteren Auslegern der Dreipunktaufhängung des
Schleppfahrzeugs abstützt
und dadurch höhenverstellbar
ist, dass er einseitig angehoben bzw. abgesenkt werden kann, sodass
im Ergebnis der Hauptrahmen auch bei einer Fahrt mit Seitenneigung
stets in waagerechter Lage bleibt. Diese Lösung des Problems, den Hauptrahmen
auch bei einer Fahrt über
seitwärts
hängiges Gelände stets
wagerecht zu halten, ist etwa in dem Dokument
DE 102 51 985.4 A1 beschrieben.
Die Einhaltung der waagerechten Ausrichtung des Hauptrahmens und
damit die Sicherung einer stets senkrechten Pflanzung, auch in geneigtem
Gelände,
mittels einer sensorgesteuerten Hydraulik ist für die Benutzung der Erfindung
von Vorteil, jedoch nicht grundsätzlich
erforderlich.
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Um
die Stelle, an der die Pflanzung eines bestimmten Setzlings erfolgen
soll, möglichst
genau bestimmen zu können,
wird der Antrieb der Greifermechanik vorteilhaft mit ungleichförminger
Drehgeschwindigkeit betrieben, derart, dass zu einer gegebenen Zeit
vor dem Erreichen des Pflanzpunkts die Mechanik gestartet und beim
Erreichen des Pflanzpunkts die Greifer geöffnet werden. Das Öffnen der Greifer
geschieht zweckmäßig mechanisch,
indem die Steuerhebel der Greiferelemente an Auslenkschienen vorbeigeführt werden,
die kreisbogenförmig um
den Drehpunkt des Greiferrads herum am Lagerschild des Pflanzrads
angebracht sind. Diese Auslenkschienen sind samt dem tragenden Lagerschild erfindungsgemäß um den
Drehpunkt des Greiferrads gegenüber
einem Bezugspunkt an der Gesamtvorrichtung verstellbar angeordnet,
sodass der Pflanzpunkt durch Veränderung
des Winkels, den die Schienen z.B. mit einer festen Bezugsrichtung,
z.B. der Lotrechten bilden, veränderbar
ist. Die Steuerung des Öffnens
und Schließens
der Greifer durch Vorbeiführen
deren Auslenkrollen an den Auslenkschienen ist bekannt und nicht
Gegenstand der Erfindung.
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Wie
bereits in der mehrfach zitierten EP-A dargelegt, sollten die Abweichungen
berücksichtigt werden,
die sich dadurch ergeben, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in nicht-ebenem
Gelände mehr
oder minder quer zum Hang eingesetzt wird. In diesem Falle kommt
es zu Seitenneigung des Fahrzeugs d.h. Abweichungen des Hauptrahmens
von der Wagerechten, was den jeweiligen Pflanzpunkt beeinflusst,
wie man leicht erkennt. Diese Abweichungen werden mit einem am Gerät angebrachten Sensor
für jede
Ebene festgestellt, nämlich
einmal in der Längsebene
(d.h. zur Feststellung einer Steigung bzw. Längsneigung) und zum anderen
in der Querebene (d.h. zur Feststellung einer Seitenneigung). Es können für jede Ebene
getrennte Sensoren, aber auch Vorrichtungen verwendet werden, die
gleichzeitig für
beide Ebenen Signale erzeugen.
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Wenn
der Hauptrahmen der Maschine mit der Anbauvorrichtung um die Längsachse
drehgelenkig verbunden oder sonst mit Mitteln zur waagerechten Ausrichtung
ausgestattet ist, kann bei Pflanzungen mit seitlicher Neigung der
Maschine (Fahrt quer zum Hang) über
die zentrale Steuerung der Maschine der Hauptrahmen waagerecht gehalten
werden. Hierzu wird die von einem der Sensoren festgestellte Seitenneigung
der Vorrichtung ausgeglichen; die zentrale Steuerung sollte zu diesem
Zweck weiterhin mit mindestens einer Schnittstelle ausgestattet
sein. Um die Seitenneigung der Maschine auszugleichen, werden die
mit dem Sensor gewonnenen Signale zur Steuerung eines Servomotors
verwendet, mit dem der Hauptrahmen gegenüber der Anbauvorrichtung horizontal
ausgerichtet werden kann. Als Servomotore werden für den Betrieb
der Vorrichtung in der Regel überall
hydraulische Stellglieder verwendet, die von der üblichen
zentralen Fahrzeughydraulik angetrieben werden. Anstelle hydraulischer
Stellmotore können
natürlich
auch alle vergleichbaren elektrischen Stellantriebe eingesetzt werden,
ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird. Die Erfindung
ist in ihrer Anwendung insbesondere nicht auf die vorstehend beschriebene
Konstruktion zum Ausgleich einer Seitenneigung der Pflanzmaschine
beschränkt
sondern auf jede Pflanzmaschine anwendbar.
-
Zur
konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den fachüblichen
handwerklichen Mitteln kann folgendes gesagt werden:
- – Satellitenempfänger und
Referenzempfänger mit
Ausgängen
für Rechner
und Verarbeitungsmöglichkeit
für Signale
des Referenzempfängers und
gegebenenfalls Positionsanzeige auf einem Monitor sind handelsübliche Geräte, für die eine weitere
Beschreibung sich erübrigt.
- – Zum
Einsatz der erfindungsgemäßen Satellitensteuerung
erforderliche Datenverarbeitungsprogramme sind handelsübliche Software,
die bei Bedarf den zusätzlichen
Erfordernissen für
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung mit handwerklichen Mitteln angepasst werden kann,
ohne dass hierfür
erfinderische Schritte erforderlich sind.
- – Alle
erfindungsgemäßen Merkmale
können
vom Fachmann in konkrete Ausführungsformen
umgesetzt werden, ohne dass einerseits der Rahmen der Erfindung
verlassen wird und andererseits Informationen erforderlich sind,
die im Rahmens der vorliegenden Beschreibung nicht mitgeteilt werden.
Natürlich
sind im Rahmen der Erfindung mit den fachmännischen Kenntnissen und Mitteln
in vieler Hinsicht Abwandlungen möglich.
- – Alle
Bauelemente sollten die äußeren Bedingungen
berücksichtigen,
unter denen solche Vorrichtungen erfahrungsgemäß betrieben werden. Beispielsweise
muß die
Gestaltung des Bedienungsgeräts
darauf Rücksicht
nehmen, dass die Anzeige auch bei starker Sonneneinstrahlung erkennbar
bleibt und muß auch
so gestaltet werden, dass sie den rauen Bedingungen standhält, wie sie üblicherweise
in der Landwirtschaft herrschen.
- – Die
gesamte Steuerungselektronik einschließlich Satellitenempfänger (ohne
die außerhalb
anzuordnende Bezugsantenne) und Kommunikationsempfänger zum
stationären
Referenzgerät können in
einem Gehäuse
zusammen mit einer Eingabemöglichkeit
(Tastatur) und einer Anzeigemöglichkeit
(Display; Monitor; Kursanzeiger) im Blickfeld der Bedienungsperson
zusammengefasst sein und genügend
Ein- und Ausgänge
enthalten. Die meisten der oben erwähnten Schnittstellen und Datenleitungen
können
daher in der aus der Datenverarbeitung bekannten oder dort üblichen
Weise innerhalb eines Geräts
angeordnet bzw. definiert werden. Das Bedienungsterminal (48)
sollte zur Eingabe aller Parameter eingerichtet sein, die über die
Schnittstelle 48b an das zentrale Steuergerät übertragen
werden sollen, wie z.B. der Pflanzabstand.