DE102013008154A1 - Verfahren zur Kompensation von Verschleißeffekten einer Kraftsensoranordnung - Google Patents

Verfahren zur Kompensation von Verschleißeffekten einer Kraftsensoranordnung Download PDF

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Steffen Klein
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Verschleißeffekten einer Kraftsensoranordnung (2), wobei die Kraftsensoranordnung (2) eine Aufhängung (8, 9, 10) und einen Kraftsensor (11) zur Ermittlung einer auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) aufweist, wobei ein zeitlicher Verlauf einer den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße erfasst wird, ein Messsignal in Abhängigkeit von der auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) in dem Kraftsensor (11) erzeugt wird und die auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkende Kraft (F) aus dem Messsignal, einem Messzusammenhang zwischen dem Messsignal und der der auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) und dem zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße bestimmt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Verschleißeffekten einer Kraftsensoranordnung.
  • Stand der Technik
  • Auf vielen Gebieten der Mechanik werden Kraftsensoren benötigt, die auch an relativ unzugänglichen Stellen an Geräten oder Aggregaten eine genaue Ermittlung der auf eine Aufhängung wirkenden Zug- und/oder Druckkräfte ermöglichen sollen. Unter Aufhängung wird dabei ganz allgemein ein mechanisches Bauteil, wie z. B. ein Lager, verstanden. Ein dem mittels des Kraftsensors ermittelten Messwert der auf die Aufhängung wirkenden Kraft entsprechendes elektrisches Messsignal kann für weitere Auswerte- oder Regelprozesse zur Verfügung stehen. Beispielsweise werden oft für Anhänger und sonstige Anwendungen in einem Kraftfahrzeug, für mobile und immobile Arbeitsmaschinen oder ähnliches oder auch im Industriegebrauch häufig Kraftsensoren benötigt.
  • Durch Belastungen auf die Aufhängung verschleißt diese mit der Zeit. Dies ist bei den oben genannten Maschinen besonders ausgeprägt, da diese zum Teil in sehr rauen Umgebungen betrieben werden. Durch diese Verschleißerscheinungen kommt es auch zu Veränderung des mittels des Kraftsensors ermittelten Messwerts der auf die Aufhängung wirkenden Kraft. Verschleißerscheinungen verfälschen somit die Kraftmessung. Regelprozesse, welche die mittels des Kraftsensors ermittelte Kraft nutzen, werden somit ebenfalls negativ beeinflusst.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, um auf einfache Weise Verschleißeffekte einer Kraftsensoranordnung aufweisend eine Aufhängung und einen Kraftsensor zur Ermittlung einer auf die Aufhängung wirkenden Kraft zu kompensieren und eine zuverlässige Messung der Kraft zu gewährleisten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Kompensation von Verschleißeffekten einer Kraftsensoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Wird die Aufhängung mit einer Kraft beaufschlagt, wird diese von dem Kraftsensor erfasst, welcher daraufhin ein Messsignal (üblicherweise ein Spannungs- oder Stromsignal) ausgibt. Dabei besteht ein Messzusammenhang zwischen der auf die Aufhängung wirkenden Kraft und dem ausgegebenen Messsignal, welcher wesentlich von den geometrischen Gegebenheiten der Kraftsensoranordnung abhängt. Der Messzusammenhang kann insbesondere in Form eines Sensorkennfeldes bzw. einer Sensorkennlinie in einem Steuergerät hinterlegt sein und wird im Rahmen der Erfindung verschleißabhängig korrigiert. Das Steuergerät berechnet aus dem Messsignal und dem Messzusammenhang den Kraftmesswert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Wird eine verschleißbedingte Veränderung dieses Messzusammenhangs nicht berücksichtigt, kommt es zu einer wachsenden Divergenz zwischen dem Kraftmesswert (also der ermittelten Kraft) und der auf die Aufhängung tatsächlich wirkenden Kraft. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die verschleißbedingte Veränderung auf einfache Weise kompensiert. Somit ist es nicht notwendig, verschlissene Komponenten oder Bauteile der Kraftsensoranordnung auszutauschen, was mit einem Kostenaufwand verbunden wäre. Eine Nutzungsdauer der Kraftsensoranordnung kann somit erhöht werden, die Kraftsensoranordnung kann auch trotz Verschleißes noch zuverlässig arbeiten.
  • Der Verschleiß der Kraftsensoranordnung kann dabei insbesondere einen Verschleiß der Aufhängung umfassen, beispielsweise eine Veränderung geometrischer Abmessungen der Aufhängung, z. B. Verformungen oder Verbiegungen der Aufhängung bzw. einzelner Bauteile der Aufhängung. Des Weiteren kann der Verschleiß der Kraftsensoranordnung auch einen Verschleiß des Kraftsensors umfassen, z. B. ein Abrieb oder Verformung von Oberflächen von Kraftmessbolzen oder eine Veränderung der Eigenschaften von Piezo-Elementen.
  • Im Rahmen der Erfindung werden daher zunächst während einer Anlernphase Verschleißeffekte auf das Messsignal in Abhängigkeit von einem zeitlichen Verlauf einer den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgröße (vergleichbar einem Lastkollektiv) erlernt. Eine vorteilhafte den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße ist die Kraft selbst. Es hat sich nämlich gezeigt, dass der Verschleiß üblicherweise umso größer ist, je größer die wirkenden Kräfte sind. Eine weitere vorteilhafte den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße ist ein Ausmaß und/oder eine Häufigkeit einer Bewegung der Kraftsensoranordnung, bspw. wenn die Aufhängung als Lager ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass der Verschleiß umso größer ist, je umfangreicher und häufiger ein Element der Kraftsensoranordnung bewegt wird. Darüber hinaus kann zweckmäßigerweise die zeitgleich mit der Kraft auftretende Bewegung erfasst werden, da oftmals erst die Kombination dieser beiden Größen einen Verschleiß hervorrufen.
  • Vorteilhafterweise umfasst die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße anwendungsspezifische Parameter, wie z. B. eine Betriebszeit, die beschreibt, wie viele Arbeitsstunden die Kraftsensoranordnung seit ihrer Herstellung in Betrieb war, und/oder eine durchschnittliche Kraft, mit welcher die Kraftsensoranordnung während dieser Betriebszeit beaufschlagt wurde. Die verschleißbedingte Veränderung in Abhängigkeit von dieser Art von Messgröße beschreibt den Verschleiß der Kraftsensoranordnung durch die speziellen Bedingungen, unter denen die Kraftsensoranordnung betrieben wird. Eine Kraftsensoranordnung, die oft betrieben und großen Kräften ausgesetzt wird, erfährt größere Verschleißeffekte, als eine Kraftsensoranordnung, die nur selten benutzt wird.
  • Bevorzugt umfasst die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße Materialparameter bezüglich des Kraftsensors und/oder bezüglich der Aufhängung. Diese Materialparameter können beispielsweise eine Steifigkeit, eine Biegefestigkeit oder auch eine Materialtemperatur sein. Es ist auch möglich, eine elektrische Leitfähigkeit des Kraftsensors bzw. der Aufhängung zu bestimmen und daraus beispielsweise auf Rostbildung zu schließen. Bevorzugt umfasst die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße geometrische Parameter bezüglich des Kraftsensors und/oder bezüglich der Aufhängung, wie z. B. Abstände einzelner Komponenten oder Bauteile zueinander und/oder Abmessungen einzelner Komponenten oder Bauteile, z. B. eine Länge, Breite, Fläche oder ein Volumen. Die verschleißbedingte Veränderung in Abhängigkeit von dieser Art von Messgröße beschreibt den Verschleiß der Kraftsensoranordnung insbesondere durch Materialabnutzung, Abrieb des Materials und somit bedingte Veränderung der Geometrie einzelner Komponenten bzw. Bauteile der Kraftsensoranordnung.
  • Vorzugsweise umfasst die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße Umweltparameter, beispielsweise Umgebungsbedingungen wie Bodenbeschaffenheit, Umgebungstemperatur und/oder Luftfeuchtigkeit. Die verschleißbedingte Veränderung in Abhängigkeit von dieser Art von Messgröße beschreibt den Verschleiß der Kraftsensoranordnung durch die äußeren Bedingungen und Gegebenheiten, unter welchen die Kraftsensoranordnung betrieben wird. Eine Kraftsensoranordnung, die stets im Freien bei hoher Luftfeuchtigkeit und gegebenenfalls viel Niederschlag betrieben oder auf harten und staubigen Böden betrieben wird, kann viel schwerwiegendere Verschleißeffekte erfahren als beispielsweise eine Kraftsensoranordnung, die stets in einem geschlossenen, witterungsgeschützten und staubarmen Gebäude betrieben wird.
  • Da jede Kraftsensoranordnung einem individuellen Verschleiß unterliegt, der vom konkreten Einsatz der jeweiligen Kraftsensoranordnung abhängt, wird die Kraftsensoranordnung vorzugsweise in der Anlernphase so betrieben, wie es im späteren Betrieb zu erwarten ist. Dies umfasst insbesondere den gleichen Einbauort in einer Maschine des gleichen Typs. Diese Anlernphase erfolgt insbesondere vor einer serienmäßigen Umsetzung beispielsweise in Prototypenanwendungen, die eine bestimmte Belastungsklasse repräsentieren (Kraftzyklen, Hubbewegung mit Erfassung, Umgebungsbedingungen etc.). Wird die Kraftsensoranordnung beispielsweise im normalen Betrieb genutzt, um die Kraft zu bestimmen, welche ein Pflug auf eine Aufhängung eines Ackerschleppers ausübt, wird die Kraftsensoranordnung in der Anlernphase in eben dieser speziellen Ausführung untersucht und die Auswirkungen der Verschleißeffekte werden in dieser speziellen Anwendung des Kraftsensoranordnung erlernt. Eine oder vorzugsweise mehrere der Maschinen werden dann so betrieben (bspw. auch im Feldversuch), wie es im späteren Betrieb zu erwarten ist. Dabei findet eine Erfassung einer oder mehrerer den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussender Messgrößen statt und es wird die verschleißbedingte Veränderung des Messzusammenhangs zwischen Kraft (welche beispielweise unabhängig ermittelt wird) und Messsignal in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße erlernt bzw. hergeleitet. Alternativ kann eine Abnutzung der Kraftsensoranordnung in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgrößen ermittelt werden und aus der Abnutzung eine Veränderung des Messzusammenhangs hergeleitet werden. Der Lernvorgang kann sich dabei erprobter statistischer Methoden bedienen.
  • Wird die Kraftsensoranordnung beispielsweise in bestimmten zeitlichen Abständen insbesondere in einem kalibrierten Prüfstand vermessen, können Veränderungen der Sensorcharakteristik bzw. Sensorkennlinie über der Zeit ermittelt werden. Somit kann ein von der Zeit abhängiger Korrekturwert ermitteln werden. Insbesondere werden dabei Versuchsreihen mit möglichst vielen Kraftsensoranordnungen durchgeführt, die unter möglichst vielen unterschiedlichen Randbedingungen betrieben werden. Mit Hilfe bekannter statistischer Methoden (z. B. Mittelwert, Varianzanalyse, Signifikanzanalyse) können eine sich daraus ergebende Ergebnismatrix erzeugt und deren Interpretation vorgenommen werden. Das Ergebnis kann beispielsweise sein, dass ein Kraftereignis, das zeitgleich mit einem bestimmten Bewegungsereignis auftritt, einem ”Verschleißwert” zugeordnet wird. Eine Summe der Verschleißwerte ist ein Maß für den wahrscheinlichen Verschleiß bei einer bestimmten Summe von Kraft- und zeitgleich auftretenden Bewegungsereignissen.
  • Insbesondere ist die Anlernphase eine lang andauernde Phase mit einer Vielzahl an Testreihen, die über mehrere Tage bis hin zu mehreren Jahren hinweg andauern kann. Insbesondere können während solcher Testreihen im Zuge der Anlernphase unterschiedliche Belastungen der Kraftsensoranordnung auftreten. Zugehörige zeitliche Verläufe der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgrößen werden dabei erfasst und die entsprechenden Veränderungen des Messzusammenhangs in Abhängigkeit von diesen zeitlichen Verläufen der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße werden erlernt. Während des späteren normalen Betriebs der Kraftsensoranordnung wird erneut ein zeitlicher Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße bestimmt und darauf basierend die passende Veränderung des Messzusammenhangs gewählt. Ist beispielsweise aus der Anlernphase bekannt, dass nach einer bestimmten Anzahl von Kraftzyklen in Kombination mit einer bestimmten Anzahl von Bewegungszyklen eine Empfindlichkeit als Sensorcharakteristik der Kraftsensoranordnung um 20% zugenommen hat, so wird ein gemessenes Signal der Kraftsensoranordnung mit 0,8 multipliziert und das Ergebnis kann für eine weitere regelungstechnische Nutzung herangezogen werden. Der veränderte Messzusammenhang wird dann zur Bereitstellung des korrigierten Kraftmesswerts verwendet.
  • Die Verfahrensschritte während des normalen Betriebs der Kraftsensoranordnung werden dabei insbesondere kontinuierlich wiederholt. Somit wird insbesondere ein kontinuierlicher Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße bestimmt und das Messsignal wird permanent mit einem aktuell gewählten Messzusammenhang korrigiert. Alternativ kann die Korrektur des Messzusammenhangs (bzw. die Auswahl eines korrigierten Messzusammenhangs) auch in vorbestimmten zeitlichen Abständen während des normalen Betriebs der Kraftsensoranordnung wiederholt werden, beispielsweise bei jeder Inbetriebnahme des Kraftsensors oder nach einer vorbestimmten Anzahl an Arbeitsstunden, beispielsweise nach 100 Arbeitsstunden. Hier würde zwar zweckmäßigerweise weiterhin die den Verschleiß beeinflussende Messgröße häufig bzw. regelmäßig erfasst, die Korrektur des Messzusammenhangs jedoch seltener vorgenommen.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät einer mobilen Arbeitsmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt schematische eine Darstellung eines Ackerschleppers mit einer Kraftsensoranordnung.
  • 2 zeigt schematisch die Kraftsensoranordnung des Ackerschleppers aus 1.
  • 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Blockdiagramms.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • Gleiche Bezugszeichen in den unterschiedlichen Figuren beziehen sich auf identische Elemente.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine als Ackerschlepper 1 ausgebildete mobile Arbeitsmaschine, an deren Rückseite ein Hubwerk 3 gehalten ist. Das Hubwerk 3 stützt sich über verschiedene Lenker an der Rückseite des Ackerschleppers 1 ab. Von diesen Lenkern sind in 1 ein Unterlenker 6 und ein Oberlenker 7 dargestellt. Der Unterlenker 6 ist an zwei Befestigungsschenkeln 8, 9 des Ackerschleppers 1 gehalten. An dem Unterlenker 6 ist ein Anbaugerät für Bodenbearbeitungen, in diesem speziellen Beispiel ein Pflug 4, gehalten. Der Unterlenker 6 ist durch einen Gelenkbolzen 10 an den Befestigungsschenkeln 8 und 9 befestigt. Die Befestigungsschenkel 8 und 9 bilden zusammen mit dem Gelenkbolzen 10 eine Aufhängung. Der Gelenkbolzen 10 ist intern mit einem Kraftsensor 11 versehen, durch den eine Schub- oder Zugkraft F am Unterlenker 6 erfasst wird. Hinsichtlich näherer Details eines solchen Kraftsensors 11 wird auf die DE 10 2006 007 385 A1 verwiesen. Die Aufhängung bestehend aus Befestigungsschenkel 8, 9 und Gelenkbolzen 10 bilden zusammen mit dem Kraftsensor 11 eine Kraftsensoranordnung 2. Die Kraftsensoranordnung 2 ist in 2a in einem Schnitt entlang der Linie A-A genauer dargestellt.
  • Wird die Kraftsensoranordnung 2 mit einer Kraft F beaufschlagt, wird über eine Signalleitung 12 ein elektrisches Messsignal an ein Steuergerät 14 übermittelt. Das Steuergerät 14 bestimmt aus diesem Messsignal mittels eines Messzusammenhangs, insbesondere einer Sensorkennlinie, den Wert der Kraft F. Des Weiteren ist das Steuergerät 14 dazu eingerichtet, eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Das Steuergerät 14 führt darüber hinaus insbesondere eine elektrische Hubwerksregelung (EHR) durch. Dabei steuert das Steuergerät 14 beispielsweise das Hubwerk 3 an, um die Einsinktiefe des Pfluges 4 in Abhängigkeit von dem mittels des Kraftmessers bestimmten Wert der Kraft F zu regeln.
  • In 2b ist der Schnitt entlang der Linie A-A erneut schematisch dargestellt. Zur Verdeutlichung von Verschleißeffekten, die sich auf die Aufhängung auswirken, sind die Dimensionen und Abstandsverhältnisse in 2b im Vergleich zu 2a stark übertrieben dargestellt. In einem Neuzustand besitzt der Abstand zwischen Befestigungsschenkel 8 und Unterlenker 6 den Wert b. Analog besitzt der Abstand zwischen Befestigungsschenkel 9 und Unterlenker 6 im Neuzustand den Wert a. a und b sind im Neuzustand im Wesentlichen gleich groß, a = b. Der Abstand der Befestigungsschenkel 8 und 9 zueinander besitzt den Wert c. Eine Durchbiegung ωn des Gelenkbolzens 10 in der Mitte im Neuzustand berechnet sich dabei wie folgt:
    Figure DE102013008154A1_0002
  • E ist dabei ein Elastizitätsmodul und I ein axiales Flächenmoment. Die Durchbiegung bestimmt das vom Kraftsensor 11 bereitgestellte Messsignal.
  • Nach einer Anzahl an Betriebsstunden ist das Material der Befestigungsschenkel 8, 9 und des Unterlenkers 6 verschlissen und die Abstände der einzelnen Komponenten haben sich verändert. Der Verschleiß in Form von Materialabrieb oder Verformung V ist in 2b durch die schraffierten Bereiche beispielhaft dargestellt. Der Abstand zwischen Befestigungsschenkel 8 bzw. 9 und Unterlenker 6 hat sich dabei auf b2 bzw. a2 vergrößert. Darüber hinaus sind die Abstände a2 und b2 im Allgemeinen nicht mehr gleich groß, a2 ≠ b2. Der Abstand der Befestigungsschenkel 8 und 9 zueinander hat sich auf c2 vergrößert. Eine Durchbiegung ωv des Gelenkbolzens 10 in der Mitte berechnet sich dabei wie folgt:
    Figure DE102013008154A1_0003
  • Es wird deutlich, dass eine Kraft F zu einer anderen Durchbiegung und somit zu einem anderen Messsignal als zuvor führt. Der ursprüngliche Messzusammenhang ist nicht mehr korrekt.
  • Die zu messende Kraft F wird in der Mitte der Kraftsensoranordnung 2, sprich im Unterlenker 6, eingeleitet und stützt sich gleichermaßen in die zwei Befestigungsschenkel 8 und 9 ab. Abhängig von der genauen geometrischen Form stellen sich hierbei Fläche ein, die diese Abstützung übernehmen. Der Abstand c2 dieser Flächen bestimmt überproportional stark die Empfindlichkeit der Kraftsensoranordnung. Je weiter die Flächen auseinander liegen, desto empfindlicher ist der Sensor. Verschleiß sorgt dafür, dass der Abstand der Flächen größer wird und somit die Empfindlichkeit der Kraftsensoranordnung 2 entsprechend stark zunimmt.
  • Anhand von 3 wird im Folgenden eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Blockschaltbilds erläutert.
  • Während einer Anlernphase 100 werden eine oder mehrere Testkraftsensoranordnungen derselben Bauart wie die Kraftsensoranordnung 2 untersucht. Vorzugsweise werden die Testkraftsensoranordnungen dabei unter möglichst denselben Bedingungen untersucht, unter denen die Kraftsensoranordnung 2 im normalen Betrieb 200 betrieben wird. Am Beispiel von 1 werden ein oder mehrere Ackerschlepper mit Pflug betrieben, wie es im Normalbetrieb zu erwarten ist.
  • In Schritt 101 wird ein aktueller Wert einer oder mehrerer den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussender Messgrößen erfasst. Eine den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße kann dabei insbesondere die Kraft selbst sowie der Umfang und eine Häufigkeit einer Bewegung des Unterlenkers 6 um den Gelenkbolzen 10 sein. Alternativ oder zusätzlich können die Abstände b bzw. a zwischen Befestigungsschenkel 8 bzw. 9 und Unterlenker 6, der Abstand c der Befestigungsschenkel 8 und 9 zueinander sowie die Durchbiegung ω als eine den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße erfasst werden. Die erfassten Werte werden gespeichert, um einen zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgröße ermitteln zu können.
  • In Schritt 102 wird die auf die Aufhängung wirkende Kraft F mittels des Kraftsensors 11 erfasst und ein Messsignal wird ausgegeben.
  • In Schritt 103 wird das Messsignal wird in dem Steuergerät 14 erfasst und daraus ein Wert der Kraft F gemäß einem in dem Steuergerät 14 hinterlegten Messzusammenhang, bspw. einer Sensorkennlinie, bestimmt.
  • In Schritt 104 wird zusätzlich, bspw. mittels anderer Sensoren ein möglichst genauer, tatsächlicher Wert der Kraft als Referenzwert bestimmt.
  • Der Wert der Kraft F, der in dem Steuergerät 14 ermittelt wurde, und der Referenzwert werden in Schritt 105 miteinander verglichen. Aus dem Unterschied zwischen tatsächlicher Kraft und ermittelter Kraft kann eine korrigierte Sensorkennlinie bzw. eine Veränderung des Messzusammenhangs bestimmt werden, die bzw. der mit dem zeitlichen Verlauf der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße verknüpft wird. Die Messung in der Anlernphase kann beispielsweise durch ein Herausnehmen der Kraftsensoranordnung 2 aus dem Ackerschlepper 1 und Vermessen der Kraftsensoranordnung in einer kalibrierten Prüfeinrichtung erfolgen. Alternativ wäre es möglich, den Pflug 4 des Ackerschleppers 1 durch eine Referenzsensoraufnahme zu ersetzen und damit die richtige Kraft mit der vom Kraftsensor 11 bestimmten Kraft zu vergleichen.
  • Angedeutet durch das Bezugszeichen 106 werden die vorstehend erläuterten Verfahrensschritte wiederholt, bis die Lernphase abgeschlossen ist. Eine Lernphase ist zweckmäßigerweise dann abgeschlossen, wenn ein ausreichend langer zeitlicher Verlauf der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgröße vorliegt. In diesem Fall wird in Schritt 107 die verschleißbedingte Veränderung des Messzusammenhangs in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgrößen in dem Steuergerät hinterlegt und dort im laufenden Betrieb zur Korrektur der Sensorkennlinie genutzt.
  • Dieser laufende Betrieb ist in 3 mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet. In Schritt 201 wird ein aktueller Wert der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgrößen erfasst. Die erfassten Werte werden wiederum gespeichert, um einen zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussende Messgröße ermitteln zu können.
  • In Schritt 202 wird die auf die Aufhängung wirkende Kraft F mittels des Kraftsensors 10 erfasst und ein Messsignal ausgegeben.
  • In Schritt 203 wird ein im Steuergerät 14 gespeicherter Messzusammenhang zwischen Kraft und Messsignal (Sensorkennlinie) unter Verwendung der in Schritt 107 hergeleiteten verschleißbedingten Veränderung (angedeutet durch Bezugszeichen 110) in Abhängigkeit von dem in Schritt 201 ermittelten Verlauf der der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgrößen korrigiert.
  • In Verfahrensschritt 204 wird dann ein Wert für die Kraft F aus dem korrigierten Messzusammenhang bestimmt.
  • Für eine regelmäßige Korrektur auf Grundlage der zeitlichen Entwicklung der einen oder der mehreren den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgrößen wird nun erneut bei Verfahrensschritt 201 begonnen, angedeutet durch Bezugszeichen 205.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein, den korrigierten Kraftwert in Schritt 206 vorteilhafterweise für die elektrische Hubwerksregelung des Hubwerks 3 zu nutzen. In Abhängigkeit von dem korrigierten Wert der Kraft F wird dabei die Einsinktiefe des Pfluges 4 geregelt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006007385 A1 [0026]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Kompensation von Verschleißeffekten einer Kraftsensoranordnung (2), wobei die Kraftsensoranordnung (2) eine Aufhängung (8, 9, 10) und einen Kraftsensor (11) zur Ermittlung einer auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) aufweist, wobei – ein zeitlicher Verlauf einer den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße erfasst wird, – ein Messsignal in Abhängigkeit von der auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) in dem Kraftsensor (11) erzeugt wird, und – die auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkende Kraft (F) aus dem Messsignal, einem Messzusammenhang zwischen dem Messsignal und der der auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) und dem zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkende Kraft (F) aus dem Messsignal, dem Messzusammenhang und einer in einer Anlernphase (100) aus dem zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße bestimmten Veränderung des Messzusammenhangs bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in der Anlernphase (100) – ein zeitlicher Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung beeinflussenden Messgröße erfasst wird (102), – das Messsignal in Abhängigkeit von der auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) in dem Kraftsensor (11) erzeugt wird, – die Veränderung des Messzusammenhangs in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße die auf die Aufhängung (8, 9, 10) wirkenden Kraft (F) umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße ein Ausmaß und/oder eine Häufigkeit einer Bewegung der Aufhängung (8, 9, 10) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße anwendungsspezifische Parameter, insbesondere eine Betriebszeit, umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße Materialparameter und/oder geometrische Parameter der Kraftsensoranordnung (2) umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Verschleiß der Kraftsensoranordnung (2) beeinflussenden Messgröße Umweltparamater umfasst.
  9. Recheneinheit (14), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die eine Recheneinheit (14) veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn sie auf der Recheneinheit (14), insbesondere nach Anspruch 9, ausgeführt werden.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015108505A1 (de) * 2015-05-29 2016-12-01 Lemken Gmbh & Co. Kg Aufsattelpflug

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