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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einem Anbaugerät gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der
DE 10 2009 038 243 A1 ist eine Landmaschine, insbesondere in Form einer an einen Schlepper anbaubaren Ernte- und/oder Bodenbearbeitungsmaschine, mit zumindest einem von einem Antrieb antreibbaren Arbeitsaggregat zum Ausführen einer landwirtschaftlichen Funktion bzw. eines Arbeitsprozesses bekannt. Das Arbeitsaggregat wird im Betrieb mit einer äußeren, variierenden Belastung, wie einer Erntegutmenge, einer Bodenhärte oder dergleichen, beaufschlagt. Des Weiteren ist eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Antriebs des Arbeitsaggregats in Abhängigkeit der äußeren Belastung vorgesehen. Der Antrieb des Antriebsaggregats hat einen Elektromotor und die Steuervorrichtung ist mit Erfassungsmitteln zur Erfassung zumindest eines Betriebsparameters des Elektromotors sowie mit einem selbstlernenden Regler zur Regelung des Arbeitsaggregates unter Verwendung des erfassten Betriebsparameters ausgebildet.
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In Abhängigkeit des gemessenen Belastungszustandes des Arbeitsaggregates wird über die selbstlernende Regelung versucht die Landmaschine bzw. das Arbeitsaggregat in einem gewünschten Arbeitspunkt zu betreiben. Durch die Verwendung des selbstlernenden Reglers wird ein sich selbst einstellendes System geschaffen, über das der Arbeitseinsatz des Arbeitsaggregates optimierbar ist und eine höhere Schlagkraft der landwirtschaftlichen Funktion durch an Futter- und Bodenverhältnisse angepasste, maximal mögliche Fahrgeschwindigkeit erzielbar ist.
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Die Verwendung eines Elektromotors als Antrieb für das Arbeitsaggregat zur Erfassung eines tatsächlichen Belastungszustandes des Arbeitsaggregates verursacht jedoch hohe Herstellkosten und ist durch einen unerwünscht hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet. Zusätzlich ist das vorgeschlagene System in bestehende Landmaschinen nur durch aufwändige konstruktive Maßnahmen implementierbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einem Anbaugerät zur Verfügung zu stellen, mittels dem auf kostengünstige Art und Weise ein optimales Arbeitsergebnis eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einem Anbaugerät realisierbar ist und das mit geringem Aufwand in bestehende Arbeitsmaschinenfahrzeuge mit wenigstens einem Anbaugerät implementierbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit wenigstens einem Anbaugerät, das vom Arbeitsmaschinenfahrzeug über eine mechanische Verbindungseinrichtung antreibbar ist, wird ein über die Verbindungseinrichtung vom Arbeitsmaschinenfahrzeug in Richtung des Anbaugerätes geführtes Drehmoment ermittelt.
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Erfindungsgemäß wird eine arbeitsmaschinenfahrzeugseitige Antriebsdrehzahl des Anbaugerätes und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Anbaugerätes und/oder eine Arbeitstiefe und/oder eine Arbeitsbreite des Anbaugerätes und/oder ein Arbeitsprozess des Anbaugerätes derart variiert, dass das über die Verbindungseinrichtung geführte Drehmoment zumindest in Richtung eines vordefinierten Wertes geführt wird und vorzugsweise ein Wirkungsgrad des mit dem Anbaugerät durchzuführenden Arbeitsprozesses optimiert wird.
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Somit besteht mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Möglichkeit, ein Arbeitsmaschinenfahrzeug mit wenigstens einem Anbaugerät in geeigneter Art und Weise derart zu betreiben, dass ein optimales Arbeitsergebnis erreicht wird. Hierfür sind beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges, die Antriebsdrehzahl des Anbaugerätes und/oder Betriebsparameter verstellbarer Elemente des Anbaugerätes in geeigneter Weise geregelt einstellbar, wobei dies unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse durchführbar ist. Einflussgrößen stellen insbesondere eine veränderliche Bewuchsdichte, eine Erntegutverteilung, eine Bodenbeschaffenheit, eine Geländeunebenheit und dergleichen dar.
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Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der vordefinierte Wert des über die mechanische Verbindungseinrichtung geführten Drehmomentes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder des Anbaugerätes veränderbar, womit Betriebszustände des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder des Anbaugerätes auf einfache Art und Weise berücksichtigbar sind, während welchen ein für den Antrieb des Anbaugerätes vom Arbeitsmaschinenfahrzeug zur Verfügung gestelltes Antriebsdrehmoment geringer oder höher ist als der aktuell angeforderte vordefinierte Wert. Damit ist beispielsweise vermeidbar, dass Drehmoment führende Bereiche des Anbaugerätes mit unzulässig hohen Drehmomentwerten beaufschlagt werden oder dem mit dem Arbeitsmaschinenfahrzeug gekoppelten Anbaugerät ein Antriebsmoment zugeführt wird, zu dem das Anbaugerät fernab seines optimalen Betriebspunktes betrieben wird.
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Wird das über die Verbindungseinrichtung geführte Drehmoment auf einen Maximalwert begrenzt, werden unzulässig hohe Belastungen des Anbaugerätes und auch der Verbindungseinrichtung zwischen dem Arbeitsmaschinenfahrzeug und dem Anbaugerät auf einfache Art und Weise vermieden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungemäßen Verfahrens wird das über die Verbindungseinrichtung geführte Drehmoment im Bereich der Verbindungseinrichtung über eine Drehmomentmesseinrichtung messtechnisch ermittelt, die das übertragene Drehmoment vorzugsweise über magnetisierte drehmomentübertragende Bauteile der Verbindungseinrichtung erfasst.
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Über die Drehmomentmesseinrichtung im Bereich der Verbindungseinrichtung, die vorzugsweise einen so genannten PTO-Abtrieb (Power-Take-Off) und somit die Leistungsübertragung zum Anbaugerät darstellt, ist auf kostengünstige Art und Weise bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf die aktuell an dem Arbeitsmaschinenfahrzeug und auch am Anbaugerät angreifende äußere Belastung ermittelbar und in deren Abhängigkeit eine entsprechende Regelung verschiedener Verstellgrößen des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder des Anbaugerätes durchführbar. So ist im Bereich der Verbindungseinrichtung ein konstantes Drehmoment einstellbar, um einen Arbeitsprozess, d. h. beispielsweise einen Mähvorgang, Zetten, eine Erntegutaufnahme, Kreiseleggen und dergleichen, mit gleichbleibend hoher Arbeitsgüte durchführen zu können.
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Des Weiteren besteht über die Drehmomentmesseinrichtung auch die Möglichkeit, das Anbaugerät hinsichtlich eines Defektes oder vorzugsweise hinsichtlich einer Verstopfung im Leerlauf des Anbaugerätes, die beispielsweise im Bereich eines Feldanfanges oder bei angehobenem Anbaugerät im Bereich des Feldendes beim Wenden auftreten kann, zu überwachen und eine entsprechende Information als Statusinformation an eine Bedienperson des Arbeitsmaschinenfahrzeuges und/oder des Anbaugerätes auszugeben oder das Anbaugerät selbst in Form eines Bauteilschutzes zu deaktivieren. Dabei besteht die Möglichkeit, einen Austausch der notwendigen Daten, wie Schleppverluste, über einen CAN-Bus, beispielsweise ein ISO-Bus-Terminal, zwischen dem Anbaugerät und einer Fahrzeugsteuerung des Arbeitsmaschinenfahrzeuges vorzusehen. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass die Daten der Fahrzeugsteuerung von der Bedienperson zuvor per Eingabe über ein Bedienmodul zur Verfügung gestellt werden.
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Bei einer einfach durchzuführenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges durch Verändern einer Übersetzung einer Getriebeeinrichtung variiert.
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Wird die arbeitsmaschinenfahrzeugseitige Antriebsdrehzahl des Anbaugerätes durch Verändern der Antriebsdrehzahl einer Antriebsmaschine des Arbeitsmaschinenfahrzeuges variiert, ist das über die Verbindungseinrichtung geführte Drehmoment mit geringem Steuer- und Regelaufwand in gewünschtem Umfang einstellbar und vorzugsweise ein Wirkungsgrad des mit dem Anbaugerät durchzuführenden Arbeitsprozesses auf einfache Art und Weise optimierbar.
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Ist im Antriebsstrang zwischen dem Arbeitmaschinenfahrzeug und dem Anbaugerät eine Getriebeeinrichtung des Arbeitsmaschinenfahrzeuges vorgesehen, wird die arbeitsmaschinenfahrzeugseitige Antriebsdrehzahl des Anbaugerätes bei einer weiteren vorteilhaften und mit geringem Aufwand durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Verändern einer Übersetzung der Getriebeeinrichtung variiert, die als Stufengetriebe oder Stufenlosgetriebe ausgeführt sein kann.
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Der Arbeitsprozess des Anbaugerätes wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Beeinflussen einer Förderbandgeschwindigkeit und/oder einer Rotordrehzahl im Bereich des Anbaugerätes variiert.
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Sind dem Arbeitsmaschinenfahrzeug mehrere Anbaugeräte zugeordnet, ist das wenigstens eine den Anbaugeräten über die Verbindungseinrichtung zugeführte Drehmoment durch Verändern der Arbeitstiefe und/oder der Arbeitsbreite wenigstens eines der Anbaugeräte ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand auf einfache und kostengünstige Art und Weise variierbar.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, einen Arbeitsprozess eines Anbaugerätes oder Arbeitsprozesse mehrerer Anbaugeräte durch Beeinflussen vorzugsweise der Rotordrehzahlen oder Förderbandgeschwindigkeiten und/oder durch eine definierte zeitliche Abfolge von Arbeitsprozessen zumindest eines der Anbaugeräte oder von Arbeitsprozessen verschiedener Anbaugeräte mit geringem Aufwand anzupassen, wenn dem Arbeitsmaschinenfahrzeug mehrere Anbaugeräte zugeordnet sind.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Arbeitsmaschinenfahrzeuges mit einem Anbaugerät.
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In der Figur ist ein Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 mit einem Anbaugerät 2 dargestellt, das vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 über eine mechanische Verbindungseinrichtung 3 antreibbar ist. Ein über die Verbindungseinrichtung 3 vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 in Richtung des Anbaugerätes 2 geführtes Drehmoment wird über eine Drehmomentmesseinrichtung 4 im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 ermittelt.
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Die Verbindungseinrichtung 3 ist vorliegend als Gelenkwelle ausgebildet, wobei die Verbindungseinrichtung 3 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch als eine andere geeignete kraft- oder reibschlüssige Verbindung, über die ein gewünschtes Antriebsmoment vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 in Richtung des Anbaugerätes 2 führbar ist, ausgebildet sein kann.
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Das Anbaugerät 2 wird vorliegend vom Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 während eines Arbeitsprozesses des Anbaugerätes 2 gezogen. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass das Anbaugerät 2 an einem Hubwerk des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 angehängt ist oder selbstfahrend per Datenkommunikation gesteuert dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 folgt.
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Das über die Verbindungseinrichtung 3 geführte Drehmoment wird vorliegend über magnetisierte Wellen der Verbindungseinrichtung berührungslos ermittelt, wobei in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch andere Messprinzipien zur Ermittlung des Drehmomentes möglich sind.
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Das Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 ist vorliegend mit einer als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmaschine 5 ausgeführt, die im Betrieb des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 jeweils ein aktuelles Antriebsmoment zur Verfügung stellt und in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes ein maximales Antriebsmoment zur Verfügung stellen kann. Das jeweils von der Antriebsmaschine 5 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 aktuell zur Verfügung gestellte Drehmoment und das betriebszustandsabhängig von der Antriebsmaschine 5 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 maximal zur Verfügung stellbare Antriebsmoment wird in bekannter Art und Weise von einem in der Figur nicht näher dargestellten Motorsteuergerät der Antriebsmaschine 5 zur Verfügung gestellt.
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Von der Antriebsmaschine 5 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 werden weitere Einrichtungen 6 mit Drehmoment versorgt. Da die Drehmomentmesseinrichtung 4 vorliegend nach einem Anbindungsbereich 7 der weiteren Einrichtungen 6 an die Antriebsmaschine 5 im Antriebsstrang des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 angeordnet ist, ist über die Drehmomentmesseinrichtung 4 auf einfache Art und Weise ermittelbar, ob dem Anbaugerät 2 aktuell jeweils ein höheres Drehmoment zur Verfügung stellbar ist als dies aktuell über die Verbindungseinrichtung 3 in Richtung des Anbaugerätes geführt wird.
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Des Weiteren ist über die Drehmomentmesseinrichtung 4 im Bereich der Verbindungseinrichtung 3, die einen so genannten PTO-Abtrieb des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 und die Leistungsübertragung zum Anbaugerät 2 darstellt, ein Rückschluss auf die jeweils am Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 und dem Anbaugerät 2 angreifende äußere Belastung möglich. Über eine entsprechende Regelung verschiedener Verstellgrößen des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 und/oder des Anbaugerätes 2 ist im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 ein konstantes Drehmoment einstellbar, um beispielsweise einen aktuell durchgeführten Arbeitsprozess, wie ein Mähvorgang, Zetten, eine Erntegutaufnahme, ein Kreiseleggen oder dergleichen, mit gleich bleibend hoher Arbeitsgüte durchführen zu können.
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Hierfür beeinflusst ein Regler beispielsweise in Abhängigkeit des aktuell vorliegenden Betriebszustandes des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 und/oder des Anbaugerätes 2 eine Drehzahl im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 derart, dass sich im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 ein bestimmtes Drehmoment einstellt oder zumindest in Richtung eines vordefinierten Drehmomentwertes geführt wird oder ein maximaler Drehmomentwert im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 nicht überschritten wird.
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Die Drehzahl im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 wird vorliegend auf einfache Art und Weise durch eine entsprechende Beeinflussung der Drehzahl der Antriebsmaschine 5 und optional bei entsprechender Ausführung des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 durch Anpassen der Drehzahl einer weiteren Antriebsmaschine eingestellt.
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Ist im Antriebsstrang zwischen dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 und dem Anbaugerät 2 ein Stufengetriebe 8 oder ein Stufenlosgetriebe 9 vorgesehen, ist die Drehzahl im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 zusätzlich oder alternativ hierzu durch entsprechende Veränderung der Übersetzung des Stufengetriebes 8 bzw. des Stufenlosgetriebes 9 in gewünschtem Umfang einstellbar.
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Die Drehzahl im Bereich der Verbindungseinrichtung 3 wird auch durch Übertragen einer bestimmten Leistung oder in Abhängigkeit eines gewünschten Wirkungsgrades eines Teilsystems oder des gesamten Arbeitsprozesses geregelt eingestellt.
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Anwendungsfallabhängig besteht auch die Möglichkeit, die Regelung derart auszugestalten, dass die Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 und/oder des Anbaugerätes 2 beeinflusst wird, um ein über die Verbindungseinrichtung geführtes Drehmoment zumindest in Richtung eines vordefinierten Wertes zu führen und vorzugsweise einen Wirkungsgrad des mit dem Anbaugerät 2 durchzuführenden Arbeitsprozesses zu optimieren. Die Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 wird beispielsweise über eine entsprechende Einstellung der Übersetzung eines in Bezug auf die Antriebsmaschine 5 einem Abtrieb 10 des Arbeitsmaschinenfahrzeuges vorgeschalteten Getriebes 11 des Antriebsstranges des Arbeitsmaschinenfahrzeuges 1 beeinflusst.
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In Abhängigkeit des jeweils dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 zugeordneten Anbaugerätes 2 kann es auch vorgesehen sein, dass über die Regelung eine Arbeitstiefe und/oder eine Arbeitsbreite des Anbaugerätes 2 beeinflusst wird, um das über die Verbindungseinrichtung 3 geführte Drehmoment zumindest in Richtung eines vordefinierten Wertes zu führen und vorzugsweise einen Wirkungsgrad des mit dem Anbaugerät durchzuführenden Arbeitsprozesses zu optimieren. Ist dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 wenigstens ein weiteres Anbaugerät zugeordnet, besteht auch die Möglichkeit, die Arbeitstiefe und/oder die Arbeitsbreite des weiteren Anbaugerätes zu variieren, um das über die Verbindungseinrichtung 3 geführte Drehmoment zumindest in Richtung des vordefinierten Wertes zu führen und vorzugsweise einen Wirkungsgrad des mit dem Anbaugerät 2 durchzuführenden Arbeitsprozesses zu optimieren.
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Alternativ zu den vorbeschriebenen Vorgehensweisen oder kumulativ dazu besteht auch die Möglichkeit, den Arbeitsprozess des Anbaugerätes 2 oder den Arbeitsprozess eines weiteren dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 zugeordneten Anbaugerätes über die Regelung zu beeinflussen, beispielsweise indem Rotordrehzahlen oder Förderbandgeschwindigkeiten über die Regelung beeinflusst werden oder die zeitliche Abfolge von Arbeitsprozessen eines oder mehrerer dem Arbeitsmaschinenfahrzeug 1 zugeordneter Anbaugeräte in geeigneter Art und Weise zeitlich koordiniert werden, um das über die Verbindungseinrichtung 3 geführte Drehmoment zumindest in Richtung des vordefinierten Wertes zu führen und vorzugsweise einen Wirkungsgrad des mit dem Anbaugerät 2 durchzuführenden Arbeitsprozesses zu optimieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsmaschinenfahrzeug
- 2
- Anbaugerät
- 3
- mechanische Verbindungseinrichtung
- 4
- Drehmomentmesseinrichtung
- 5
- Antriebsmaschine
- 6
- Einrichtungen
- 7
- Anbindungsbereich
- 8
- Stufengetriebe
- 9
- Stufenlosgetriebe
- 10
- Abtrieb
- 11
- Getriebe
