DE102009016919A1 - Steuerung einer Hubvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine zur Betätigung der Hubvorrichtung dienende Handhabe ist über eine Regelstrecke mit der Hubvorrichtung gekoppelt, so dass deren Hubstellung einer Verstellung der Handhabe reproduzierbar folgt. Des Weiteren ist an der Handhabe eine haptische Rückkopplung vorgesehen, derart, dass an der Handhabe bei vorgebbaren Lagen der Handhabe bzw. Hubvorrichtung vorgebbare haptische Ereignisse auftreten.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung einer Hubvorrichtung, welche zwischen einem Traktor und einem landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgerät zu dessen Höheneinstellung und/oder Höhenverstellung angeordnet bzw. anbringbar ist.
- In der Landwirtschaft sind zur Bodenbearbeitung dienende Geräte bekannt, deren Geräterahmen unmittelbar an einem Traktor höhenverstellbar bzw. höheneinstellbar angeordnet ist. Der Vorteil einer solchen Geräteanordnung ist darin zu sehen, dass Lenkmanöver des Traktors bei der Bodenbearbeitung, insbesondere Wendemanöver am Rande eines Feldes, vergleichsweise leicht durchführbar sind. Bei derartigen Manövern muss das vorgenannte Bodenbearbeitungsgerät lediglich aus seiner Arbeitslage für die Bodenarbeit ausgehoben und in eine angehobene Position gebracht werden, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge des Gerätes ohne Bodenberührung sind. Sodann kann das jeweilige Fahr- oder Wendemanöver bei hinreichendem Bewegungsraum für das Fahrzeug leicht ausgeführt werden.
- Darüber hinaus wird auch eine Straßenfahrt erleichtert. Herkömmliche Hubvorrichtungen werden vom Fahrer des Traktors in der Regel unter Sichtkontrolle gesteuert, wobei zur Veränderung der Höheneinstellung des Bodenbearbeitungsgerätes ein fahrerseitig betätigbarer Hebel dient, mit dem der Zu- bzw. Abfluss von Hydraulikmedium an einem hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregat gesteuert wird, welches seinerseits als Stellorgan der Hubvorrichtung vorgesehen ist.
- Gegebenenfalls können das Hubwerk bzw. die Steuerung mit einstellbaren Anschlägen oder dergleichen derart zusammenwirken, dass sich der maximale Hubweg auf ein notwendiges oder zweckmäßiges Maß begrenzen lässt, um Manöver am Feldrand oder dergleichen nach Möglichkeit zu beschleunigen.
- Grundsätzlich ist es wünschenswert, dass die Steuerung der Hubvorrichtung eine hohe Flexibilität bietet und insbesondere eine Durchführung der Hubbewegungen ohne Sichtkontrolle ermöglicht.
- Deshalb ist bei einer Steuerung der eingangs angegebenen Art eine Handhabe vorgesehen, die einen Sollwertgeber einer Steuer- und Regeleinheit betätigt, mit der ein Hubweg der Hubvorrichtung (durch Soll-Istwert-Vergleich) regelbar ist.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen der die Hübe der Hubvorrichtung steuernden Handhabe und dem Antrieb der Hubvorrichtung eine Regelstrecke vorzusehen, so dass die Bewegungen der Hubvorrichtung immer in reproduzierbarer Weise den Bewegungen der Handhabe folgen.
- Damit erhält der Fahrer des Traktors bereits nach kurzer Eingewöhnungsphase bei der Bedienung der Hubvorrichtung ein gutes Gefühl dafür, welche Hubstellung jeweils eingestellt bzw. erreicht wurde.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, die Handhabe als Handrad auszubilden, wobei der Drehweg des Handrades aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Regelstrecke in gut reproduzierbarer Weise die dem Drehhub des Handrades folgende Hubbewegung der Hubvorrichtung anzeigt.
- In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, die Handhabe bzw. das Handrad mit einer haptischen Rückkopplung derart zu versehen, dass bei Erreichen oder Einstellung vorgebbarer Hublagen vorgege bene „haptische Ereignisse” eintreten, beispielsweise ein stark erhöhter Verstell- bzw. Drehwiderstand an der Handhabe bzw. am Handrad oder auch eine Rüttel- oder Hubbewegung der Handhabe oder des Handrades.
- Eine konstruktiv besonders zweckmäßige Realisierung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein als Handhabe vorgesehenes Handrad einerseits mit einem Potentiometer und andererseits mit einem Schrittmotor gekoppelt ist, wobei das Potentiometer als Sollwertgeber für die von der Regelstrecke einzustellende Hublage der Hubvorrichtung arbeitet und der Schrittmotor zur Realisierung der „haptischen Ereignisse” dient. Im Übrigen kann zweckmäßig vorgesehen sein, das als Handhabe vorgesehene Handrad unter dem handseitigen Ende einer Unterarmauflage anzuordnen, so dass eine Bedienung des Handrades mit bequem abgestütztem Unterarm ermöglicht wird. Dabei ist vorteilhaft, dass die Position des Handrades ohne Sichtkontakt leicht erfühlt werden kann.
- Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.
- Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen, sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.
- In der Zeichnung zeigt
-
1 eine Seitenansicht eines schematisiert dargestellten Traktors, der über eine Hubvorrichtung direkt mit einem landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgerät verbunden ist, -
2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Bedieneinheit zur Steuerung der Hubvorrichtung und -
3 eine stark schematisierte Darstellung, die das Zusammenwirken eines als Handhabe der Bedieneinheit vorgesehenen Handrades mit einer Regelstrecke zur Regelung der Hubbewegungen der Hubvorrichtung zeigt. - Gemäß
1 ist an einem Traktor1 heckseitig ein landwirtschaftliches Bodenbearbeitungsgerät2 angeordnet. - Dieses Bodenbearbeitungsgerät
2 lässt sich aus seiner zeichnerisch dargestellten Arbeitslage, bei der pflugscharartige Bodenbearbeitungswerkzeuge in den Boden eindringen, in eine angehobene Lage bringen, in der die Bodenbearbeitungsgeräte aus dem Boden ausgehoben sind. In einer solchen Lage des Bodenbearbeitungsgerätes2 können am Rande eines zu bearbeitenden Feldes Wendemanövers des Traktors1 leicht ausgeführt werden. Außerdem ist die angehobene Lage des Bodenbearbeitungsgerätes2 für Straßenfahrten vorgesehen. - Das Bodenbearbeitungsgerät
2 besitzt in grundsätzlich bekannter Weise einen im Wesentlichen horizontalen Rahmen3 , mit einem an dessen fahrzeugseitigem Rand angeordneten Bock bzw. Turm4 . Zwischen dem Rahmen3 bzw. dem Bock4 und dem Traktor1 ist ein sogenanntes Dreipunktgestänge angeordnet, welches zwei in Querrichtung voneinander beabstandete Unterlenker5 sowie einen Oberlenker6 aufweist. Die beiden Unterlenker5 sind zwischen unteren traktorseitigen Anlenkpunkten und dem Rahmen3 zwischengeschaltet, während der Oberlenker6 einen oberen traktorseitigen Anlenkpunkt mit dem oberen Ende des Bockes bzw. Turmes4 verbindet. Die Unterlenker5 sind über ein Gestänge7 mit einem traktorseitigen Hubarm8 verbunden, der mittels eines hydraulischen Kolben- Zylinder-Aggregates9 verstellbar bzw. um eine horizontale Querachse verschwenkbar am Traktor1 angeordnet ist. Wenn der Hubarm8 einen Aufwärtshub entgegen dem Uhrzeigersinn ausführt, führen die Unterlenker5 einen entsprechenden Schwenkhub aus, wobei das Bodenbearbeitungsgerät2 unter leichter Schwenkung seines Rahmens3 entgegen dem Uhrzeigersinn um eine Querachse angehoben wird. - Das Kolben-Zylinder-Aggregat
9 lässt sich über eine Ventilanordnung10 mit der Druckseite einer saugseitig mit einem Hydraulikreservoir11 verbundenen Pumpe12 bzw. mit dem Hydraulikreservoir11 verbinden, so dass ein Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates9 einen Aufwärts- bzw. einen Abwärtshub ausführen kann. Die Ventilanordnung10 wird mittels einer Steuer- und Regeleinheit13 betätigt, die eingangsseitig mit einer Bedieneinheit14 , mit der unter anderem ein Sollwert für den Betriebszustand des Kolben-Zylinder-Aggregates9 bzw. die Stellung des Kolbens dieses Kolben-Zylinder-Aggregates9 vorgegeben werden kann, und einem Istwertgeber15 verbunden ist, der mit dem Hubarm8 zusammenwirkt und Signale erzeugt, die die Stellung des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggregates9 wiedergeben. Wie der2 entnommen werden kann, besitzt die Bedieneinheit14 ein Handrad16 , welches gemäß3 mit einem Potentiometer17 zwangsgekoppelt ist, welches als Sollwertgeber der Steuer- und Regeleinheit13 vorgesehen ist. Die am Potentiometer17 abgreifbaren Signale werden mittels Software als Sollwerte für vorgebbare Parameter, z. B. die Hublage des Gerätes3 , verarbeitet. - Im Ergebnis wird damit gewährleistet, dass der Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregates
9 einem Drehhub des Handrades16 reproduzierbar folgt. Dementsprechend führt der Hubarm8 eine dem Drehhub des Handrades16 reproduzierbar folgende Schwenkbewegung aus, bei dem das Bodenbearbeitungsgerät2 entsprechend der jeweiligen Hubrichtung bzw. der Richtung des Drehhubes des Handrades16 angehoben oder abgesenkt wird. Außerdem ist das Handrad16 gemäß3 mit einem Schrittmotor19 antriebsgekoppelt. Dieser Schrittmotor19 dient in weiter unten dargestellter Weise zur haptischen Rückkopplung zwischen der jeweiligen Hublage des Bodenbearbeitungsgerätes2 und dem Handrad16 . - Das Handrad
16 dient nicht nur zur Sollwertvorgabe bei der Hubverstellung des Bodenbearbeitungsgerätes3 . Vielmehr hat das Handrad16 weitere Funktionen:
Durch Drücken einer der Tasten16 ,1 bis16 ,4 in der Nachbarschaft des Handrades16 kann dieses beispielsweise für die Einstellung eines Grenzwertes wirksam geschaltet werden. Beispielsweise kann das Handrad16 nach Drücken der Taste16 ,1 dazu dienen, einen „Grenzwert für die obere Hublage” des Bodenbearbeitungsgerätes3 einzustellen. Dabei kann ein das Handrad16 umgebender Leuchtbalken einerseits den bisherigen Grenzwert und andererseits den neuen Grenzwert in unterschiedlicher Weise farbig oder blinkend anziehen. Durch nochmaliges Drücken der Taste16 ,1 oder auch durch axialen Druck auf das bei axialer Hubverstellung einen Schalter betätigende Handrad16 wird dann der neue Grenzwert gespeichert. - Durch Drücken beispielsweise der Taste
16 ,2 kann die augenblickliche Stellung des Handrades, d. h. die in dieser Stellung des Handrades16 eingestellte „augenblickliche Sollwertvorgabe” gespeichert werden. - Sobald bei einer nachfolgenden Verstellung, des Handrades
16 und der damit einhergehenden Hubverstellung des Bodenbearbeitungsgerätes3 eine Stellung entsprechend dem zuvor gespeicherten „Grenzwert für die obere Hublage” oder der „augenblicklichen Sollwertvorgabe” erreicht wird, steuert die Steuer- und Regeleinheit13 den Schrittmotor19 zur Erzeugung vorgebbarer haptischer Ereig nisse an. Beispielsweise kann am Handrad16 bei Erreichen des „Grenzwertes für die obere Hublage” ein sehr hoher anschlagartiger Drehwiderstand fühlbar werden, während bei Erreichen der zuvor gespeicherten „augenblicklichen Sollwertvorgabe” eine Verrastung fühlbar wird. - Auf diese Weise kann ein Bediener bei Betätigung des Handrades
16 ohne Sichtkontrolle des Bodenbearbeitungsgerätes3 fühlen, welche zuvor gespeicherte Stellung für das Bodenbearbeitungsgerätes erreicht ist. - Grundsätzlich können mit dem Schrittmotor
19 oder einem entsprechenden Aktor auch andersartige „haptische Ereignisse” ermöglicht werden. Beispielhaft sei auf eine Dreh-Rüttelbewegung des Handrades oder axiale Hubstöße des Handrades16 verwiesen. - Im Übrigen kann der Schrittmotor
19 bzw. ein stattdessen vorgesehener Aktor auch zur Simulation einer schrittweisen Verrastung des Handrades16 bei dessen Drehverstellung herangezogen werden. - Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können mit einem Drehknopf
18 oder einem sonstigen Betätigungsorgan unterschiedliche zusätzliche Vorgaben eingestellt werden, die vorzugsweise auf Anzeigen20 visuell dargestellt werden. Beispielsweise kann sich mit dem Drehknopf18 die Leistung der Pumpe12 einstellen und/oder eine erste Hublage vorgeben lassen, die zum Ausheben der Bodenbearbeitungsgeräte aus dem Boden zwar zweckmäßig ist, jedoch unter Sicherheitsaspekten ohne weiteres überschritten werden darf. Andererseits kann mit dem Drehknopf18 eine weitere Hublage vorgegeben werden, die unter Sicherheitsaspekten nicht überfahren werden darf, weil dann beispielsweise eine Kollision zwischen Traktor1 und Bodenbearbeitungsgerät2 unter Gefährdung des Fahrers zu befürchten wäre. - Immer dann, wenn das Bodenbearbeitungsgerät
2 bei der Drehverstellung des Handrades16 eine unter Sicherheitsaspekten unkritische Vorgabe-Lage erreicht oder sich dieser Vorgabe-Lage annähert, gibt das Handrad16 einen mittels des Schrittmotors19 erzeugten haptischen Hinweis, während bei Annäherung an eine unter Sicherheitsaspekten kritische Vorgabe-Lage eine Blockierung des Handrades16 mittels des Schrittmotors19 erfolgen kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass dem Bediener durch haptische Rückkopplung das Erreichen einer unkritischen Vorgabe-Lage mitgeteilt wird, ein Weiterdrehen des Handrades16 für ein Überfahren der vorgenannten Vorgabe-Lage jedoch ermöglicht wird. Andererseits bleibt die Sicherheit bei Erreichen gefährlicher Lagen vollauf gewährleistet. - In ergonomisch vorteilhafter Weise kann das Handrad
16 unter einem handseitigen Endstück einer Unterarmauflage21 (vgl.2 ) angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass eine das Handrad16 bedienende Hand mit übermäßigem Gewicht auf dem Handrad16 lastet. Andererseits ist für den Unterarm des Bedieners eine komfortable Abstützung gegeben. Außerdem lässt sich das Handrad16 ohne Sichtkontrolle leicht erfassen.
Claims (6)
- Steuerung einer Hubvorrichtung, welche zwischen einem Traktor (
1 ) und einem landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgerät (2 ) zu dessen Höheneinstellung und/oder Höhenverstellung angeordnet bzw. anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedieneinheit (14 ) mit einer Handhabe (16 ) vorgesehen ist, die einem Sollwertgeber einer Steuer- und Regeleinheit (13 ) betätigt, mit der der Hubweg der Hubvorrichtung (5 –9 ) regelbar ist. - Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (
16 ) mit einer haptischen Rückkopplung versehen ist, die bei vorgebbaren Soll- oder Ist-Lagen der Hubvorrichtung ein vorgebbares haptisches Ereignis erzeugt. - Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Handhabe ein Handrad (
16 ) vorgesehen ist. - Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe bzw. das Handrad (
16 ) mit einem Potentiometer (17 ) oder einem sonstigen Sollwertgeber sowie mit einem Schrittmotor oder einem Aktor (19 ) gekoppelt ist, der zur Erzeugung der haptischen Ereignisse an der Handhabe bzw. am Handrad (16 ) vorgesehen ist. - Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bedieneinheit (
14 ) ein Betätigungsorgan (16 ,1 bis16 ,4 ) vorgesehen ist, mit dem sich bei vorgebbaren Zuständen der Bedieneinheit (14 ) an der Handhabe (16 ) fühlbare haptische Ereignisse auftreten, vorgeben lassen. - Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe bzw. das Handrad (
16 ) in Reichweite einer Hand unter einem handseitigen Endstück einer Unterarmauflage (21 ) angeordnet ist.
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