DE102016223189A1 - Verfahren zur Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen eines Dreipunkt-Krafthebers - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen eines Dreipunkt-Krafthebers eines landwirtschaftlichen Traktors, bei dem als erste Geometrie- und/oder Stellgröße eine Anbringungsposition einer mittels eines Hubarms verstellbaren Hubstrebe in einer von mehreren Aufnahmebohrungen, die in einem mittels der Hubstrebe verschwenkbaren Unterlenker ausgebildet sind, ermittelt wird, indem der Unterlenker zunächst in eine horizontale Winkellage α = 0 verbracht sowie eine damit korrespondierende Position P, Pdes Hubarms wie auch eine damit korrespondierende Winkellage γ der Hubstrebe gegenüber der Vertikalen erfasst wird, wobei zur Ermittlung der Anbringungsposition der Hubstrebe am Unterlenker bestimmt wird, für welche der Aufnahmebohrungen eine geometrische Zwangsbedingung der Gestalterfüllt ist, in der U, Udie Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung und a eine die Länge der Hubstrebe repräsentierende Variable bezeichnen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen eines Dreipunkt-Krafthebers eines landwirtschaftlichen Traktors.
• Gängige landwirtschaftliche Traktoren weisen im Heck- oder Frontbereich angeordnete Dreipunkt-Kraftheber zur Anbringung landwirtschaftlicher Zusatz- oder Anbaugeräte auf. Um unterschiedlichen Gerätetypen bzw. Einsatzsituationen gerecht zu werden, erlauben diese eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten. Die korrekte Einstellung des Dreipunkt-Krafthebers wird in aller Regel vom Bediener von Hand vorgenommen und setzt entsprechende Praxiserfahrung im Umgang mit dem betreffenden landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugerät voraus. Gerade für ungeübte Bediener ist es daher schwierig, den korrekten Einstellzustand des Dreipunkt-Krafthebers richtig einzuschätzen.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen des Dreipunkt-Krafthebers und damit insbesondere eine bedienerunabhängige Erkennung bzw. Beurteilung des Einstellzustands des Dreipunkt-Krafthebers erlaubt.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Das Verfahren zur Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen eines Dreipunkt-Krafthebers eines landwirtschaftlichen Traktors sieht vor, dass als erste Geometrie- und/oder Stellgröße eine Anbringungsposition einer mittels eines Hubarms verstellbaren Hubstrebe in einer von mehreren Aufnahmebohrungen, die in einem mittels der Hubstrebe verschwenkbaren Unterlenker ausgebildet sind, ermittelt wird, indem der Unterlenker zunächst in eine horizontale Winkellage α = 0 verbracht sowie eine damit korrespondierende Position P_x, P_z des Hubarms wie auch eine damit korrespondierende Winkellage γ der Hubstrebe gegenüber der Vertikalen erfasst wird, wobei zur Ermittlung der Anbringungsposition der Hubstrebe am Unterlenker bestimmt wird, für welche der Aufnahmebohrungen eine geometrische Zwangsbedingung der Gestalt $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{ix}}}{{\text{U}}_{\text{iz}}}\right)=\left(\frac{{\text{P}}_{\text{x}}}{{\text{P}}_{\text{z}}}\right)-\text{a}\left(\frac{\text{sin}\mathrm{\gamma }}{\text{cos}\mathrm{\gamma }}\right)$$ erfüllt ist, in der U_ix, U_iz die Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung und a eine die Länge der Hubstrebe repräsentierende Variable bezeichnen.
• Mit anderen Worten wird durch Einsetzen der möglichen Werte von U_ix, U_iz ermittelt, für welche der zugehörigen Aufnahmebohrungen die geometrische Zwangsbedingung erfüllt ist. Da die geometrischen Verhältnisse des Dreipunkt-Krafthebers unabhängig von der tatsächlichen Länge l_h der Hubstrebe, die vorliegend durch die unbekannte Variable a repräsentiert ist, lediglich eine einzige mögliche Lösung der durch die geometrische Zwangsbedingung gegebenen Geradengleichung zulassen, ist eine eindeutige Identifizierung der zur Anbringung der Hubstrebe benutzten Aufnahmebohrung möglich. Hierbei ist die Position P_x, P_z des Hubarms vorzugsweise durch die Lagekoordinaten einer daran vorgesehenen Anlenkstelle der Hubstrebe wiedergegeben.
• Üblicherweise sind an jedem der beiden Unterlenker jeweils zwei nebeneinander in Richtung der Unterlenkerlängsachse angeordnete Aufnahmebohrungen vorgesehen, sodass sich für jede der beiden möglichen Anbringungspositionen unterschiedliche Schwenkbereiche der Unterlenker für den Fall ergeben, dass die Hubarme verstellt werden.
• Die aktuelle Anbringungsposition kann dem Bediener insbesondere über ein in einer Fahrerkabine des landwirtschaftlichen Traktors angeordnetes Bedienerterminal mitgeteilt werden, wobei bei Kenntnis des am Dreipunkt-Kraftheber angebrachten Gerättyps bzw. - modells zusätzlich Einstellhinweise über eine gegebenenfalls zu verändernde Anbringungsposition der Hubstreben gegeben werden können.
• Ausgehend von der ermittelten Anbringungsposition der Hubstrebe am Unterlenker kann nun als zweite Geometrie- und/oder Stellgröße die tatsächliche bzw. momentane Länge l_h der Hubstrebe bestimmt werden. Hierzu werden die Lagekoordinaten U_jx, U_jz der als belegt identifizierten Aufnahmebohrung in die geometrische Zwangsbedingung eingesetzt, um diese anschließend nach der Variablen a, mit a = l_h, aufzulösen. Die Kenntnis der tatsächlichen Länge l_h der Hubstrebe ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn diese längenverstellbar ausgebildet ist. Hierzu umfasst die Hubstrebe üblicherweise zwei gegenüberliegende Befestigungsabschnitte, die sich mittels einer Gewindespindel bzw. einem daran ausgebildeten gegenläufigen Gewinde gegeneinander verschieben lassen, wobei ein erster Befestigungsabschnitt an dem Hubarm und ein zweiter Befestigungsabschnitt an dem Unterlenker angebracht ist. Hierbei sei angemerkt, dass es sich anstelle einer derartigen mechanischen Hubspindel ebenso gut um eine hydraulisch längenverstellbare Hubstrebe handeln kann.
• Des Weiteren kann als dritte Geometrie- und/oder Stellgröße eine Anbringungsposition eines längenverstellbaren Oberlenkers in einer von mehreren Aufnahmebohrungen einer traktorseitigen Befestigungsstelle ermittelt werden, wozu der Oberlenker bei angebrachtem landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugerät zunächst in eine seiner beiden Endstellungen verbracht sowie einerseits die Winkellage α des Unterlenkers und andererseits eine Winkellage β des Oberlenkers jeweils gegenüber der Horizontalen ermittelt wird, um ausgehend von einer in der Endstellung vorliegenden Länge l_o = l̂_o des Oberlenkers, einer Länge l_u des Unterlenkers und einer Position U_x, U_z einer traktorseitigen Anlenkstelle des Unterlenkers für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers an der traktorseitigen Befestigungsstelle eine Masthöhe m_i, die einen Abstand zwischen einer Oberlenkerkupplungsstelle und einer Unterlenkerkupplungsstelle zur Anbringung des landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugeräts wiedergibt, zu ermitteln, $${\text{m}}_{\text{i}}=\sqrt{{\left({\text{M}}_{\text{ix}}-{\text{U}}_{\text{kx}}\right)}^2+{\left({\text{M}}_{\text{iz}}-{\text{U}}_{\text{kz}}\right)}^2},$$ mit $$\left(\frac{{\text{M}}_{\text{ix}}}{{\text{M}}_{\text{iz}}}\right)=\left(\frac{{\text{O}}_{\text{ix}}}{{\text{O}}_{\text{iz}}}\right)+{\widehat{\text{l}}}_{\text{o}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\beta }}{\text{sin}\mathrm{\beta }}\right),$$ $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{kx}}}{{\text{U}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{U}}_{\text{x}}}{{\text{U}}_{\text{z}}}\right)+{\text{l}}_{\text{u}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\alpha }}{\text{sin}\mathrm{\alpha }}\right),$$ wobei M_ix, M_iz eine die Position einer Oberlenkerkupplungsstelle repräsentierende Variable, U_kx, U_kz die Position einer Unterlenkerkupplungsstelle und O_ix, O_iz die Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung an der traktorseitigen Befestigungsstelle sind. Anschließend wird die Stellung des Hubarms verändert und die Berechnung der Masthöhe m_i für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers an der traktorseitigen Befestigungsstelle wiederholt, um aus der Menge der jeweils für die Masthöhe m_i berechneten Ergebnisse diejenigen auszuwählen, die aufgrund ihrer Übereinstimmung auf die vom Oberlenker belegte Aufnahmebohrung an der traktorseitigen Befestigungsstelle hinweisen. Sollte die Lösung mehrdeutig sein, so wird die Stellung des Hubarms erneut verändert und die vorstehende Berechnung der Masthöhe m_i für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers an der traktorseitigen Befestigungsstelle ein weiteres Mal durchgeführt. Die in den beiden Berechnungen übereinstimmenden Ergebnisse repräsentieren dann die korrekte Lösung m_j.
• Die vorstehend erwähnte Endstellung des Oberlenkers entspricht hierbei dessen vollständig aus- bzw. eingefahrenem Zustand, wobei die zugehörigen Längen l̂_o = l_o,max bzw. l̂_o = l_o,min ausgehend von den Spezifikationen des verwendeten Oberlenkers bekannt sind, sodass diese zur Ermittlung der Anbringungsposition des Oberlenkers vorteilhaft zur Verfügung steht.
• Im Allgemeinen sind an der traktorseitigen Befestigungsstelle drei übereinander angeordnete Aufnahmebohrungen vorgesehen, wobei die aktuelle Anbringungsposition dem Bediener über das in der Fahrerkabine des landwirtschaftlichen Traktors angeordnete Bedienerterminal mitgeteilt werden kann. Wie schon im Falle der Ermittlung der Anbringungsposition der Hubstreben an den Unterlenkern, können auch hier bei Kenntnis des am Dreipunkt-Kraftheber angebrachten Gerättyps bzw. -modells zusätzlich Einstellhinweise über eine gegebenenfalls zu verändernde Anbringungsposition des Oberlenkers gegeben werden.
• Ausgehend von der ermittelten Anbringungsposition des Oberlenkers an der traktorseitigen Befestigungsstelle kann nun ohne Weiteres als vierte Geometrie- und/oder Stellgröße der Betrag der zugehörigen Masthöhe m_j ermittelt werden, $${\text{m}}_{\text{j}}=\sqrt{{\left({\text{M}}_{\text{jx}}-{\text{U}}_{\text{kx}}\right)}^2+{\left({\text{M}}_{\text{jz}}-{\text{U}}_{\text{kz}}\right)}^2}\text{.}$$
• Der Oberlenker kann nun in eine von der Endstellung abweichende Arbeitsposition verbracht werden, wobei als fünfte Geometrie- und/oder Stellgröße die Länge l_o des Oberlenkers in der Arbeitsposition durch Auflösen einer quadratischen Gleichung der Form $${\text{m}}_{\text{j}}^2=\sqrt{{\left({\text{U}}_{\text{kx}}-{\text{O}}_{\text{jx}}+{\text{l}}_{\text{o}}\text{cos}\mathrm{\beta }\right)}^2+{\left({\text{U}}_{\text{kz}}-{\text{O}}_{\text{jz}}-{\text{l}}_{\text{o}}\text{sin}\mathrm{\beta }\right)}^2},$$ mit $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{kx}}}{{\text{U}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{U}}_{\text{x}}}{{\text{U}}_{\text{z}}}\right)+{\text{l}}_{\text{u}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\alpha }}{\text{sin}\mathrm{\alpha }}\right),$$ $$\left(\frac{{\text{O}}_{\text{kx}}}{{\text{O}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{O}}_{\text{jx}}}{{\text{O}}_{\text{jz}}}\right)+{\text{l}}_{\text{o}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\beta }}{\text{sin}\mathrm{\beta }}\right),$$ bestimmt werden kann, wobei α die Winkellage des Unterlenkers sowie β die Winkellage des Oberlenkers jeweils gegenüber der Horizontalen, U_kx, U_kz die Position der Unterlenkerkupplungsstelle und O_jx, O_jz die Lagekoordinaten der vom Oberlenker belegten Aufnahmebohrung an der traktorseitigen Befestigungsstelle sind.
• Die quadratische Gleichung weist zwei Lösungen auf, wobei die korrekte Lösung für l_o im Lösungsraum [l_o,min, l_o,max] liegen muss. Sollten die beiden Lösungen insoweit nicht eindeutig sein, besteht die Möglichkeit, die Position des Hubarms zu verändern sowie die vorstehende Berechnung für l_o erneut durchzuführen, um aus der Menge der Lösungen diejenigen auszuwählen, die aufgrund ihrer Übereinstimmung auf die tatsächliche Länge l_o des Oberlenkers hinweisen.
• Abweichend davon kann auch der Verlauf der Winkellage β = β (l_o) des Oberlenkers gegenüber der Horizontalen beim Verfahren des Oberlenkers aus der Endstellung in Richtung der Arbeitsposition beurteilt werden. Der Verlauf der Winkellage β(l_o) weist über den gesamten Verstellbereich gesehen einen Scheitelpunkt auf, wobei die korrekte Lösung für l_o zwischen der betreffenden Endstellung und dem Scheitelpunkt liegt.
• Zusammenfassend handelt es sich also bei den berechneten charakteristischen Stell- und/oder Geometriegrößen des Dreipunkt-Geräteanbaus um die Anbringungsposition der Hubstrebe am Unterlenker, die momentane Länge l_h der Hubstrebe, die Anbringungsposition des Oberlenkers an der traktorseitigen Befestigungsstelle, die Masthöhe m_j des Dreipunkt-Geräteanbaus bei angebrachtem landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugerät, und die momentane Länge l_o des Oberlenkers. Die hierfür erforderlichen Ausgangsgrößen a, β, γ, P_x, P_z können mit wenigen, in aller Regel am Dreipunkt-Kraftheber ohnehin vorhandenen Sensoren, wie solchen zur Winkel- und Positionsmessung, erfasst werden. Die übrigen Parameter U_x, U_z, U_ix, U_iz, U_kx, U_kz, O_ix, O_iz, l_u, l_o,max, l_o,min ergeben sich aus den baulichen Gegebenheiten des verwendeten Dreipunkt-Krafthebers und werden als bekannt vorausgesetzt.
• Die berechneten Stell- und/oder Geometriegrößen des Dreipunkt-Krafthebers können insbesondere zur Erkennung möglicher Fehleinstellungen seitens des Bedieners sowie zur Ausgabe von Einstellempfehlungen herangezogen werden. Daneben ist deren Nutzung für die Zwecke einer mittels des Dreipunkt-Krafthebers automatisiert durchgeführten Lage- bzw. Neigungsregelung des landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugeräts denkbar, wobei in diesem Fall weitere Größen, wie beispielsweise georeferenzierte Positionsinformationen und dergleichen, Berücksichtigung finden können.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen eines Dreipunkt-Krafthebers eines landwirtschaftlichen Traktors wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmende bzw. vergleichbare Komponenten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
• 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms,
• 2 eine schematische Darstellung eines Dreipunkt-Krafthebers an einem landwirtschaftlichen Traktor, mit einem daran angebrachten landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugerät,
• 3 einen Bewegungsverlauf eines von dem Dreipunkt-Kraftheber gemäß 2 umfassten Oberlenkers beim Ein- und Ausfahren, und
• 4 ein Diagramm, das den Verlauf der Winkellage β des Oberlenkers gegenüber der Horizontalen in Abhängigkeit der Länge l_o des Oberlenkers wiedergibt.
• 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
• Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der darin enthaltenen Berechnungsschritte soll zunächst auf die in 2 bzw. 3 wiedergegebene schematische Darstellung eines im Heckbereich eines landwirtschaftlichen Traktors 10 befindlichen Dreipunkt-Krafthebers 12 eingegangen werden. An dem Dreipunkt-Kraftheber 12 ist ein nicht näher spezifiziertes landwirtschaftliches Zusatz- oder Anbaugerät 14 angebracht. Bei diesem kann es sich um ein Spritzgestänge, einen Düngerstreuer, einen Kreiselschwader, einen Pflug oder ein beliebiges anderes Bodenbearbeitungsgerät handeln.
• Der Dreipunkt-Kraftheber 12 ist von herkömmlicher Bauart und umfasst einen an einer traktorseitigen Befestigungsstelle 16 schwenkbar angebrachten Oberlenker 18 sowie an gegenüberliegenden Seiten des Dreipunkt-Krafthebers 12 schwenkbar angebrachte rechte und linke Unterlenker 20, von denen in 2 darstellungsbedingt lediglich einer von beiden sichtbar ist.
• Bei der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 handelt es sich um einen Befestigungsflansch 22. An dem Befestigungsflansch 22 sind drei übereinander angeordnete Aufnahmebohrungen 24-1, 24-2, 24-3 vorgesehen, an denen sich der Oberlenker 18 mittels eines an diesem ausgebildeten Befestigungsauges 26 von Hand anbringen lässt. Der Oberlenker 18 an sich ist längenverstellbar und umfasst zu diesem Zweck einen mit einer (nicht dargestellten) hydraulischen Steuerung des landwirtschaftlichen Traktors 10 kommunizierenden Hydraulikzylinder 28.
• Die Unterlenker 20 sind über jeweilige Hubstreben 30 mit hydraulisch schwenkbaren Hubarmen 32 verbunden, wobei sich diese durch Betätigung der hydraulischen Steuerung des landwirtschaftlichen Traktors 10 mittels zugehöriger Hydraulikzylinder 34 heben und senken lassen. An jedem der beiden Unterlenker 20 sind jeweils zwei nebeneinander in Richtung der Unterlenkerlängsachse angeordnete Aufnahmebohrungen 36-1, 36-2 vorgesehen, an denen sich die Hubstrebe 30 mittels eines an dieser ausgebildeten Befestigungsauges 38 von Hand anbringen lässt. Die Hubarme 32 sind mittels einer Welle 40 drehfest verbunden, sodass eine von diesen an den Unterlenkern 20 hervorgerufene Schwenkbewegung synchron erfolgt.
• Des Weiteren sind die Hubstreben 30 längenverstellbar ausgebildet. Hierzu umfasst jede der Hubstreben 30 zwei gegenüberliegende Befestigungsabschnitte 42, 44, die sich mittels einer Gewindespindel 46 bzw. einem daran ausgebildeten gegenläufigen Gewinde gegeneinander verschieben lassen, wobei ein erster Befestigungsabschnitt 42 an dem Hubarm 32 und ein zweiter Befestigungsabschnitt 44 an dem Unterlenker 20 angebracht ist.
• Jeweils am Oberlenker 18 sowie an den Unterlenkern 20 vorgesehene Fanghaken 48, 50 erlauben ein Einrasten korrespondierender Befestigungspunkte des landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugeräts 14. Hierdurch werden eine entsprechende Oberlenkerkupplungsstelle 52 sowie entsprechende Unterlenkerkupplungsstellen 54 definiert.
• Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die dargestellte Anzahl von Aufnahmebohrungen an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 bzw. dem Unterlenker 20 lediglich beispielhaften Charakter hat und sich das nachfolgend beschriebene Verfahren ebenso gut auch für den Fall einer beliebigen anderen Anzahl anwenden lässt.
• Auch ist es denkbar, dass der Dreipunkt-Kraftheber 12 nicht im Heckbereich, sondern im Frontbereich des landwirtschaftlichen Traktors 10 angebracht ist. Die nachfolgenden Betrachtungen bei der Berechnung der charakteristischen Geometrie- und/oder Stellgrößen des Dreipunkt-Krafthebers 12, insbesondere in Bezug auf die insoweit eingehenden Ausgangsgrößen bzw. Parameter, sind dann gegebenenfalls entsprechend anzupassen.
• Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den verwendeten Ausgangsgrößen um eine Winkellage α der Unterlenker 20 gegenüber der Horizontalen x, eine Winkellage β des Oberlenkers 18 gegenüber der Horizontalen x, eine Winkellage γ der Hubstreben 30 gegenüber der Vertikalen z und eine Position P_x, P_z der Hubarme 32, wobei diese durch die Lagekoordinaten einer daran vorgesehenen Anlenkstelle 56 der Hubstrebe 30 wiedergegeben ist.
• Die Ermittlung der Winkellagen α, β, γ erfolgt auf Grundlage von mittels zugehöriger Beschleunigungs- und/oder Drehratensensoren 58, 60, 62 bereitgestellten Messdaten, die mit denjenigen eines traktorseitigen Beschleunigungs- und/oder Drehratensensors 64 in Bezug gesetzt werden. Des Weiteren ist ein Positionssensor 66 zur Bestimmung der Stellung der Hubarme 32 und damit der Position P_x, P_z vorhanden. Die von den Sensoren 58, 60, 62, 64 und 66 bereitgestellten Messdaten werden hierbei einer elektronischen Kontrolleinheit 68 zur Auswertung zugeführt.
• Das in der elektronischen Kontrolleinheit 68 ablaufende Verfahren zur Berechnung der charakteristischen Stell- und/oder Geometriegrößen soll nun unter Bezugnahme auf 1 eingehend erläutert werden.
• Das Verfahren wird bei Inbetriebnahme des landwirtschaftlichen Traktors 10 und/oder auf Veranlassung eines Bedieners in einem Startschritt 100 initialisiert, woraufhin von der elektronischen Kontrolleinheit 68 eine Datenübertragungsverbindung zu den Sensoren 58, 60, 62, 64 und 66 aufgebaut wird.
• In einem zweiten Schritt 102 wird als erste Geometrie- und/oder Stellgröße die Anbringungsposition der Hubstrebe 30 in einer der hierfür am Unterlenker 20 zur Verfügung stehenden Aufnahmebohrungen 36-1, 36-2 ermittelt. Hierzu wird der Unterlenker 20 durch Betätigung der hydraulischen Steuerung des landwirtschaftlichen Traktors 10 zunächst in eine horizontale Winkellage α = 0 verbracht sowie die damit korrespondierende Position P_x, P_z des Hubarms 32 wie auch die damit korrespondierende Winkellage γ der Hubstrebe 30 gegenüber der Vertikalen z erfasst. Zur Ermittlung der Anbringungsposition der Hubstrebe 30 am Unterlenker 20 wird bestimmt, für welche der Aufnahmebohrungen 36-1, 36-2 eine geometrische Zwangsbedingung der Gestalt $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{ix}}}{{\text{U}}_{\text{iz}}}\right)=\left(\frac{{\text{P}}_{\text{x}}}{{\text{P}}_{\text{z}}}\right)\text{-a}\left(\frac{\text{sin}\mathrm{\gamma }}{\text{cos}\mathrm{\gamma }}\right)$$ erfüllt ist, in der U_ix, U_iz die Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung (i = 1, 2) und a eine die Länge der Hubstrebe repräsentierende Variable bezeichnen.
• Mit anderen Worten wird durch Einsetzen der möglichen Werte von U_ix, U_iz ermittelt, für welche der zugehörigen Aufnahmebohrungen 36-1, 36-2 die geometrische Zwangsbedingung (1.1) erfüllt ist. Da die geometrischen Verhältnisse des Dreipunkt-Krafthebers 12 unabhängig von der tatsächlichen Länge l_h der Hubstrebe 30, die vorliegend durch die unbekannte Variable a repräsentiert ist, lediglich eine einzige mögliche Lösung der durch die geometrische Zwangsbedingung (1.1) gegebenen Geradengleichung zulassen, ist eine eindeutige Identifizierung der zur Anbringung der Hubstrebe 30 benutzten Aufnahmebohrung möglich. Im vorliegenden Fall ergibt sich U_jx, U_jz = U_2x, U_2z, sodass die Hubstrebe 30 also in der zweiten Aufnahmebohrung 36-2 am Unterlenker 20 angebracht ist.
• In einem dritten Schritt 104 wird ausgehend von der im zweiten Schritt 102 ermittelten Anbringungsposition der Hubstrebe 30 am Unterlenker 20 als zweite Geometrie- und/oder Stellgröße die tatsächliche bzw. momentane Länge l_h der Hubstrebe 30 bestimmt. Hierzu werden die Lagekoordinaten U_jx, U_jz der als belegt identifizierten Aufnahmebohrung 36-2 in die geometrische Zwangsbedingung (1.1) eingesetzt, um diese anschließend nach der Variablen a, mit a = l_h, aufzulösen.
• Des Weiteren wird in einem vierten Schritt 106 als dritte Geometrie- und/oder Stellgröße die Anbringungsposition des Oberlenkers 18 in den hierfür zur Verfügung stehenden Aufnahmebohrungen 24-1, 24-2, 24-3 der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 ermittelt. Hierzu wird der Oberlenker 18 bei angebrachtem landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugerät 14 zunächst in eine seiner beiden Endstellungen verbracht sowie einerseits die Winkellage α des Unterlenkers 20 und andererseits die Winkellage β des Oberlenkers 18 jeweils gegenüber der Horizontalen x ermittelt, um ausgehend von einer in der Endstellung vorliegenden Länge l_o = l̂_o des Oberlenkers 18, einer Länge l_u des Unterlenkers 20 und einer Position U_x, U_z einer traktorseitigen Anlenkstelle 70 des Unterlenkers 20 für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers 18 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 eine Masthöhe m_i, die einen Abstand zwischen der Oberlenkerkupplungsstelle 52 und der Unterlenkerkupplungsstelle 54 zur Anbringung des landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugeräts 14 in Bezug auf die i-te Aufnahmebohrung (i = 1, 2, 3) wiedergibt, zu ermitteln, $${\text{m}}_{\text{i}}=\sqrt{{\left({\text{M}}_{\text{ix}}-{\text{U}}_{\text{kx}}\right)}^2+{\left({\text{M}}_{\text{iz}}-{\text{U}}_{\text{kz}}\right)}^2},$$ mit $$\left(\frac{{\text{M}}_{\text{ix}}}{{\text{M}}_{\text{iz}}}\right)=\left(\frac{{\text{O}}_{\text{ix}}}{{\text{O}}_{\text{iz}}}\right)+{\widehat{\text{l}}}_{\text{o}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\beta }}{\text{sin}\mathrm{\beta }}\right),$$ $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{kx}}}{{\text{U}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{U}}_{\text{x}}}{{\text{U}}_{\text{z}}}\right)+{\text{l}}_{\text{u}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\alpha }}{\text{sin}\mathrm{\alpha }}\right),$$ wobei M_ix, M_iz eine die Position der Oberlenkerkupplungsstelle 50 repräsentierende Variable, U_kx, U_kz die Position der Unterlenkerkupplungsstelle 52 und O_ix, O_iz die Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 sind. Anschließend wird die Stellung des Hubarms 32 verändert und die Berechnung der Masthöhe m_i für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers 18 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 wiederholt, um aus der Menge der jeweils für die Masthöhe m_i berechneten Ergebnisse diejenigen auszuwählen, die aufgrund ihrer Übereinstimmung auf die vom Oberlenker 18 belegte Aufnahmebohrung 24-1, 24-2, 24-3 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 hinweisen. Sollte die Lösung mehrdeutig sein, so wird die Stellung des Hubarms 32 erneut verändert und die vorstehende Berechnung der Masthöhe m_i für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers 18 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 ein weiteres Mal durchgeführt. Die in den beiden Berechnungen übereinstimmenden Ergebnisse repräsentieren dann die korrekte Lösung m_j, im vorliegenden Fall m_j = m₁. Der Oberlenker 18 ist also in der ersten Aufnahmebohrung 24-1 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 angebracht.
• Die vorstehend erwähnte Endstellung des Oberlenkers 18 entspricht hierbei dessen vollständig aus- bzw. eingefahrenem Zustand, wobei die zugehörigen Längen l̂_o = l_o,max bzw. l̂_o = l_o,min ausgehend von den Spezifikationen des verwendeten Oberlenkers 18 bekannt sind.
• Ausgehend von der im vierten Schritt 106 ermittelten Anbringungsposition des Oberlenkers 18 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 wird in einem fünften Schritt 108 als vierte Geometrie- und/oder Stellgröße der Betrag der zugehörigen Masthöhe m_j ermittelt, $${\text{m}}_{\text{j}}=\sqrt{{\left({\text{M}}_{\text{jx}}-{\text{U}}_{\text{kx}}\right)}^2+{\left({\text{M}}_{\text{jz}}-{\text{U}}_{\text{kz}}\right)}^2}\text{.}$$
• Der Oberlenker 18 wird anschließend in einem sechsten Schritt 110 in eine von der Endstellung abweichende Arbeitsposition verbracht, wobei als fünfte Geometrie- und/oder Stellgröße die Länge l_o des Oberlenkers 18 in der Arbeitsposition durch Auflösen einer quadratischen Gleichung der Form $${\text{m}}_{\text{j}}^2=\sqrt{{\left({\text{U}}_{\text{kx}}-{\text{O}}_{\text{jx}}+{\text{l}}_{\text{o}}\text{cos}\mathrm{\beta }\right)}^2+{\left({\text{U}}_{\text{kz}}-{\text{O}}_{\text{jz}}-{\text{l}}_{\text{o}}\text{sin}\mathrm{\beta }\right)}^2},$$ mit $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{kx}}}{{\text{U}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{U}}_{\text{x}}}{{\text{U}}_{\text{z}}}\right)+{\text{l}}_{\text{u}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\alpha }}{\text{sin}\mathrm{\alpha }}\right),$$ $$\left(\frac{{\text{O}}_{\text{kx}}}{{\text{O}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{O}}_{\text{jx}}}{{\text{O}}_{\text{jz}}}\right)+{\text{l}}_{\text{o}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\beta }}{\text{sin}\mathrm{\beta }}\right),$$ bestimmt wird, wobei O_jx, O_jz die Lagekoordinaten der vom Oberlenker 18 belegten Aufnahmebohrung 24-1 an der traktorseitigen Befestigungsstelle 16 sind.
• Die quadratische Gleichung weist zwei Lösungen auf, wobei die korrekte Lösung für l_o im Lösungsraum [l_o,min, l_o,max] liegen muss. Sollten die beiden Lösungen insoweit nicht eindeutig sein, wird die Position des Hubarms 32 verändert sowie die vorstehende Berechnung für l_o erneut durchgeführt, um aus der Menge der Lösungen diejenigen auszuwählen, die aufgrund ihrer Übereinstimmung auf die tatsächliche Länge l_o des Oberlenkers 18 hinweisen.
• Alternativ wird der Verlauf der Winkellage β = β (l_o) des Oberlenkers 18 gegenüber der Horizontalen beim Verfahren des Oberlenkers 18 aus der Endstellung in Richtung der Arbeitsposition beurteilt, der sich aus dem in 3 dargestellten Bewegungsverlauf des Oberlenkers 18 beim Ein- und Ausfahren ergibt und in dem in 4 dargestellten Diagramm gezeigt ist. Wie zu erkennen ist, weist der Verlauf der Winkellage β(l_o) über dessen Gesamtverstellbereich gesehen einen Scheitelpunkt auf, wobei die korrekte Lösung für l_o hier zwischen der Endstellung und dem Scheitelpunkt liegt.
• Die in den zweiten bis sechsten Schritten 102 bis 110 berechneten Stell- und/oder Geometriegrößen des Dreipunkt-Krafthebers 12 werden in einem siebten Schritt 112 zur Erkennung möglicher Fehleinstellungen seitens des Bedieners sowie zur Ausgabe von Einstellempfehlungen über eine mit der elektronischen Kontrolleinheit 68 in Verbindung stehende Bedienerschnittstelle 72 herangezogen. Bei der Bedienerschnittstelle 72 handelt es sich beispielweise um ein im Bereich einer Bedienkonsole des landwirtschaftlichen Traktors 10 angeordneten berührungsempfindlichen Bildschirm. Daneben werden die berechneten Stell- und/oder Geometriegrößen für die Zwecke einer mittels des Dreipunkt-Krafthebers 12 automatisiert durchgeführten Lage- bzw. Neigungsregelung des landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugeräts 14 genutzt, wobei in diesem Fall weitere Größen, wie beispielsweise georeferenzierte Positionsinformationen und dergleichen, Berücksichtigung finden.
• Bei den Größen U_x, U_z, U_ix, U_iz, U_kx, U_kz, O_ix, O_iz, l_u, l_o,max, l_o,min handelt es sich um Parameter, die sich aus den baulichen Gegebenheiten des verwendeten Dreipunkt-Krafthebers 12 ergeben und daher als bekannt vorausgesetzt werden. Diese sind in einem mit der elektronischen Kontrolleinheit 68 kommunizierenden Speicher 74 abgelegt.
• Anschließend wird das Verfahren in einem Schlussschritt 114 beendet.

Claims (7)

1. Verfahren zur Berechnung charakteristischer Geometrie- und/oder Stellgrößen eines Dreipunkt-Krafthebers eines landwirtschaftlichen Traktors, bei dem als erste Geometrie- und/oder Stellgröße eine Anbringungsposition einer mittels eines Hubarms (32) verstellbaren Hubstrebe (30) in einer von mehreren Aufnahmebohrungen (36-1, 36-2), die in einem mittels der Hubstrebe (30) verschwenkbaren Unterlenker (20) ausgebildet sind, ermittelt wird, indem der Unterlenker (20) zunächst in eine horizontale Winkellage α = 0 verbracht sowie eine damit korrespondierende Position P_x, P_z des Hubarms (32) wie auch eine damit korrespondierende Winkellage γ der Hubstrebe (30) gegenüber der Vertikalen erfasst wird, wobei zur Ermittlung der Anbringungsposition der Hubstrebe (30) am Unterlenker (20) bestimmt wird, für welche der Aufnahmebohrungen (36-1, 36-2) eine geometrische Zwangsbedingung der Gestalt $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{ix}}}{{\text{U}}_{\text{iz}}}\right)=\left(\frac{{\text{P}}_{\text{x}}}{{\text{P}}_{\text{z}}}\right)\text{-a}\left(\frac{\text{sin}\mathrm{\gamma }}{\text{cos}\mathrm{\gamma }}\right)$$ erfüllt ist, in der U_ix, U_iz die Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung und a eine die Länge der Hubstrebe (30) repräsentierende Variable bezeichnen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstrebe (30) längenverstellbar ausgebildet ist, wobei ausgehend von der ermittelten Anbringungsposition der Hubstrebe (30) am Unterlenker (20) als zweite Geometrie- und/oder Stellgröße die momentane Länge l_h der Hubstrebe (30) bestimmt wird, wozu die Lagekoordinaten U_jx, U_jz der als belegt identifizierten Aufnahmebohrung (36-2) in die geometrische Zwangsbedingung eingesetzt werden, um diese anschließend nach der Variablen a, mit a = l_h, aufzulösen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als dritte Geometrie- und/oder Stellgröße eine Anbringungsposition eines längenverstellbaren Oberlenkers (18) in einer von mehreren Aufnahmebohrungen (24-1, 24-2, 24-3) einer traktorseitigen Befestigungsstelle (16) ermittelt wird, wozu der Oberlenker (18) bei angebrachtem landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugerät (14) zunächst in eine seiner beiden Endstellungen verbracht sowie einerseits die Winkellage α des Unterlenkers (20) und andererseits eine Winkellage β des Oberlenkers (18) jeweils gegenüber der Horizontalen ermittelt wird, um ausgehend von einer in der Endstellung vorliegenden Länge l_o = l̂_o des Oberlenkers (18), einer Länge l_u des Unterlenkers (20) und einer Position U_x, U_z einer traktorseitigen Anlenkstelle (70) des Unterlenkers (20) für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers (18) an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) eine Masthöhe m_i, die einen Abstand zwischen einer Oberlenkerkupplungsstelle (52) und einer Unterlenkerkupplungsstelle (54) zur Anbringung des landwirtschaftlichen Zusatz- oder Anbaugeräts (14) wiedergibt, zu ermitteln, $${\text{m}}_{\text{i}}=\sqrt{{\left({\text{M}}_{\text{ix}}-{\text{U}}_{\text{kx}}\right)}^2+{\left({\text{M}}_{\text{iz}}-{\text{U}}_{\text{kz}}\right)}^2}\text{.}$$ mit $$\left(\frac{{\text{M}}_{\text{ix}}}{{\text{M}}_{\text{iz}}}\right)=\left(\frac{{\text{O}}_{\text{ix}}}{{\text{O}}_{\text{iz}}}\right)+{\widehat{\text{l}}}_{\text{o}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\beta }}{\text{sin}\mathrm{\beta }}\right),$$ $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{kx}}}{{\text{U}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{U}}_{\text{x}}}{{\text{U}}_{\text{z}}}\right)+{\text{l}}_{\text{u}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\alpha }}{\text{sin}\mathrm{\alpha }}\right),$$ wobei M_ix, M_iz eine die Position einer Oberlenkerkupplungsstelle (52) repräsentierende Variable, U_kx, U_kz die Position der Unterlenkerkupplungsstelle (54) und O_ix, O_iz die Lagekoordinaten der i-ten Aufnahmebohrung an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) sind, wobei anschließend die Stellung des Hubarms (32) verändert und die Berechnung der Masthöhe m_i für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers (18) an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) wiederholt wird, um aus der Menge der jeweils für die Masthöhe m_i berechneten Ergebnisse diejenigen auszuwählen, die aufgrund ihrer Übereinstimmung auf die vom Oberlenker (18) belegte Aufnahmebohrung (24-1) an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) hinweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer mehrdeutigen Lösung die Stellung des Hubarms (32) erneut verändert und die Berechnung der Masthöhe m_i für jede der möglichen Anbringungspositionen des Oberlenkers (18) an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) ein weiteres Mal durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der ermittelten Anbringungsposition des Oberlenkers (18) an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) als vierte Geometrie- und/oder Stellgröße der Betrag der zugehörigen Masthöhe m_j ermittelt wird, $${\text{m}}_{\text{j}}=\sqrt{{\left({\text{M}}_{\text{jx}}-{\text{U}}_{\text{kx}}\right)}^2+{\left({\text{M}}_{\text{jz}}-{\text{U}}_{\text{kz}}\right)}^2}\text{.}$$
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberlenker (18) in eine von der Endstellung abweichende Arbeitsposition verbracht wird, wobei als fünfte Geometrie- und/oder Stellgröße die Länge l_o des Oberlenkers (18) in der Arbeitsposition durch Auflösen einer quadratischen Gleichung der Form $${\text{m}}_{\text{j}}^2=\sqrt{{\left({\text{U}}_{\text{kx}}-{\text{O}}_{\text{jx}}+{\text{l}}_{\text{o}}\text{cos}\mathrm{\beta }\right)}^2+{\left({\text{U}}_{\text{kz}}-{\text{O}}_{\text{jz}}-{\text{l}}_{\text{o}}\text{sin}\mathrm{\beta }\right)}^2},$$ mit $$\left(\frac{{\text{U}}_{\text{kx}}}{{\text{U}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{U}}_{\text{x}}}{{\text{U}}_{\text{z}}}\right)+{\text{l}}_{\text{u}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\alpha }}{\text{sin}\mathrm{\alpha }}\right),$$ $$\left(\frac{{\text{O}}_{\text{kx}}}{{\text{O}}_{\text{kz}}}\right)=\left(\frac{{\text{O}}_{\text{jx}}}{{\text{O}}_{\text{jz}}}\right)+{\text{l}}_{\text{o}}\left(\frac{\text{-cos}\mathrm{\beta }}{\text{sin}\mathrm{\beta }}\right),$$ bestimmt wird, wobei α die Winkellage des Unterlenkers (20) sowie β die Winkellage des Oberlenkers (18) jeweils gegenüber der Horizontalen, U_kx, U_kz die Position der Unterlenkerkupplungsstelle (54) und O_jx, O_jz die Lagekoordinaten der vom Oberlenker (18) belegten Aufnahmebohrung (24-1) an der traktorseitigen Befestigungsstelle (16) sind.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten Stell- und/oder Geometriegrößen zur Erkennung möglicher Fehleinstellungen seitens eines Bedieners sowie zur Ausgabe von Einstellempfehlungen herangezogen werden.

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