DE19627136A1

DE19627136A1 - Agricultural field machine operation method for large working width

Info

Publication number: DE19627136A1
Application number: DE1996127136
Authority: DE
Inventors: Andreas Hilker
Original assignee: Andreas Hilker
Current assignee: HILKER, ANDREAS, DIPL.-AGR.-ING., 39104 MAGDEBURG,
Priority date: 1995-08-18
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-08

Abstract

The large working width is achieved by using a set of loosely connected machines, performing identical or different operations simultaneously, which are controlled from a central device. The individual machines are connected in a row or stacked up, and can be self-propelled or pulled along for road transportation. For turning at the end of a field, the machines are decoupled. Mechanical coupling of the machines is designed as a frame with coupling attachments by hydraulic, pneumatic or other means, with electronic control Alternatively, mechanical coupling can be eliminated by controlling the machines to operate at precisely arranged separations.

Description

Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Mechanisierungskonzept für die Feldarbeit vorzuschlagen, bei dem ohne Erhöhung der Belastung des Bodens durch Maschinengewichte sowie ohne Erfordernis zusätzlichen Personals und bei reduzierten Maschinenkosten die Schlagleistung erhöht wird. Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die gezeigte Vorrichtung zur Feldbearbeitung mit großer Arbeitsbreite gelöst.The object of the invention is to propose a mechanization concept for field work, in which without increasing the load on the floor from machine weights and without requirement additional personnel and with reduced machine costs, the impact performance is increased. The Object is achieved by the inventive method and the device shown Field processing with a large working width solved.

Die Wendezeiten sehr breiter Maschinen am Schlagende nehmen mit der Maschinenbreite zu. Die während des Wendens mit ausgehobenen Geräten verursachten Bodendrücke sind zum Teil bodenschädigend. Bei Fahrgeschwindigkeiten bis zu 15 km/h verursachen z. B. beim Grubbern Unebenheiten Stöße, die auch durch luftgefederte Sitze nicht aufgefangen werden können. Sämaschinen legen mit höherer Einsatzgeschwindigkeit die Saat nur ungenau ab. Die dynamischen Belastungen, die auf Geräte, Schlepper und Schlepperfahrer wirken, nehmen bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit ebenfalls zu. Die Personalkosten können über die Bearbeitungsgeschwindigkeit also kaum weiter gesenkt werden. Die Benutzung begrenzt tragfähiger Wege und Brücken mit Agrarmaschinen ist aus Gewichtsgründen sowie wegen der Gerätebreiten ebenfalls bereits problematisch.The turning times of very wide machines at the end of the stroke increase with the machine width. The Ground pressures caused during turning with excavated equipment are partly damaging to the soil. At driving speeds up to 15 km / h cause z. B. when cultivating Uneven bumps that cannot be absorbed even by air-sprung seats. Sowing machines only sow the seed with imprecision at higher operating speeds. The dynamic The loads that affect equipment, tractors and tractor drivers increase with high Working speed too. Personnel costs can be paid through the Processing speed can hardly be reduced further. The use is more sustainable Paths and bridges with agricultural machinery is for reasons of weight and because of the width of the equipment also already problematic.

Das technische Prinzip des Zusammenfaltens von Geräteelementen stößt heute an seine Leistungsgrenzen. Die gegenwärtigen landwirtschaftlichen Maschinen und Geräte sind bereits extrem optimiert, ihre Arbeitsbreite beträgt heute bei Sämaschinen und Bestellkombinationen in der Regel bis zu 4,5 m. Die Optimierung der Transportbreiten erfordert aufwendige Konstruktionen und einen sehr stabilen Rahmen, wodurch die zusammenlegbaren Geräte sehr teuer werden. Wesentlich größere Arbeitsbreiten bzw. ein höherer Funktionsumfang sind mit dem herkömmlichen Lösungsansätzen heute kaum mehr möglich.The technical principle of the folding of device elements meets with his today Performance limits. The current agricultural machinery and equipment are already extreme optimized, today their working width is usually up to for seed drills and order combinations to 4.5 m. The optimization of the transport widths requires complex constructions and a very stable frame, which makes the collapsible devices very expensive. Much larger Working widths or a greater range of functions are with the conventional approaches hardly possible today.

Es scheint sinnvoll zu sein, die bisher praktizierte mechanische Aneinanderkopplung von Gerätesegmenten zur Bearbeitung mehrerer Teilbreiten ganz oder teilweise aufzugeben und ein leistungsfähigeres Funktionsprinzip einzuführen, mit dessen Hilfe die Vorteile großer und kleiner Arbeitsbreiten kombiniert werden können. Dies wird hier mit praktikabelen Ausführungsbeispielen vorgeschlagen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Verbindungspunkte zusammenlegbarer Geräte gedanklich aufgelöst. Es entstehen so mehrere Geräte, die den einzelnen Teilbreiten zugeordnet bleiben. Diese Teilgeräte werden mit eigenem Antrieb ausgestattet.It seems to make sense to use the mechanical coupling of Giving up or submitting device segments for processing several sections in whole or in part introduce more powerful functional principle, with the help of the advantages of large and small Working widths can be combined. This is done here with practical examples suggested. In the method according to the invention, the connection points collapsible devices mentally resolved. This creates several devices that each Sections remain assigned. These sub-units are equipped with their own drive.

Somit kann ein zentrales Gerät mehrere von ihm gesteuerte Geräte gleichzeitig arbeiten lassen. In aufeinander abgestimmten Teilbreiten kann so z. B. mit großer Arbeitsbreite gesät werden. Verschiedene Geräte können aber auch ohne Erfordernis zusätzlichen Personals parallel zueinander verschiedene Arbeitsgänge durchführen. Dies ist sinnvoll, wenn z. B. im Verlauf der Maisbestellung schnell hintereinander Gülle aufgebracht und sofort eingearbeitet werden soll.This means that a central device can have several devices controlled by it working simultaneously. In coordinated sections can z. B. are sown with a large working width. Different devices can also work in parallel without requiring additional personnel perform different operations. This is useful if e.g. B. in the course of the corn order Liquid manure should be applied quickly one after the other and incorporated immediately.

Während die Befestigungspunkte der Faltelemente bei der Feldarbeit vorübergehend oder dauerhaft gelöst werden, ist für den Straßentransport eine komprimierte Bauweise vorzuziehen, bei der die Geräte hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Deshalb sollen die Gerätesegmente dafür am Ende der Bearbeitung in einer Transportstellung zusammengefaßt, mechanisch versteift und als selbstfahrende Maschine, gezogen auf eigenen Laufrädern oder auf einer gemeinsamen Lafette hinter- oder übereinander angeordnet aneinander befestigt werden. Hierzu wird auf herkömmliche Fanghaken, Schnellkupplungen usw. zurückgegriffen, welche als Teile einer Lafette die Geräte aufnehmen können oder an die Geräte selbst angebaut sind und diese verbinden können.During the fastening points of the folding elements during field work temporarily or permanently to be solved, a compressed construction is preferable for road transport, in which the Devices are arranged one behind the other and connected to each other. Therefore they should Device segments are combined in a transport position at the end of processing, mechanically stiffened and as a self-propelled machine, pulled on its own wheels or on a common carriage mounted one behind the other or one above the other. For this purpose, conventional catch hooks, quick couplings etc. are used, which are parts a carriage can accommodate the devices or are attached to the devices themselves and these can connect.

Eine Bearbeitungseinheit ist aufgeteilt in ein zentrales Gerät, welches von einem Fahrer bedient wird sowie in gesteuerte Geräte, die auf dem Feld mittels ferngesteuerter Meß, Lenk- und Steuersignale einer zentralen Elektronik (Signale) in geeigneter Weise bewegt werden, wobei die Fernsteuerung der gesteuerten Geräte über das zentrale Gerät erfolgt, die Feinpositionierung erfolgt auch durch wechselseitige Positionsdaten, die innerhalb der gesteuerten Geräte ausgetauscht werden. Sofern es vorgesehen ist, die gesteuerten Geräte im Verbund nebeneinander arbeiten zu lassen, reicht der Austausch von Positionsdaten zwischen unmittelbar benachbarten Geräten.A processing unit is divided into a central device that is operated by a driver as well as in controlled devices operating in the field by means of remote-controlled measuring, steering and control signals a central electronics (signals) can be moved in a suitable manner, the remote control of the controlled devices via the central device, the fine positioning is also carried out by Mutual position data that are exchanged within the controlled devices. Unless it is if the controlled devices are to work side by side in a network, that is sufficient Exchange of position data between immediately neighboring devices.

Die gesteuerten Geräte können im halbfesten Verbund, verbunden durch Kuppelelemente oder vollständig ohne Verbindung, nebeneinander her geführt werden, indem ein Abgleich der vom zentralen Gerät herkommenden z. B. satellitengestützen Positionssignale mit den augenblicklichen Positionen der gesteuerten Geräte erfolgt. Außer für Geräte zur Feldarbeit können auch Baumaschinen insbesondere auf Großbaustellen "elektronisch verkoppelt" werden, so können z. B. mehrere Grader oder Planierraupen nebeneinanderhergeführt werden, dabei können deren Fahrwerke oder Werkzeuge mindestens während der Arbeitsbewegung mechanisch miteinander verkoppelt werden, so daß sich die wirksame Arbeitsbreite erhöht. Die Verkopplung der landwirtschaftlichen oder Baugeräte wird zum Wenden aufgehoben, um ein optimales Verfahren der Geräte und ihr Neuausrichten zu ermöglichen.The controlled devices can be in a semi-solid composite, connected by coupling elements or completely without connection, side by side by comparing the from central device coming z. B. satellite-based position signals with the current Positions of the controlled devices is done. Except for field work equipment, too Construction machines are "electronically coupled", especially on large construction sites. B. several graders or bulldozers can be guided next to each other, thereby Chassis or tools mechanically together at least during the work movement be coupled so that the effective working width increases. The coupling of the Agricultural or construction equipment is reversed to ensure an optimal process of turning Enable devices and their realignment.

Die Verkopplung mehrerer gesteuerter Geräte mit dem zentralen Gerät sowie untereinander betrifft mechanische Haltevorrichtungen, elektronische Steuereinheiten, insbesondere pneumatische, hydraulische oder sonstige bauartbedingt aufwendige Vorrichtungen, die kostengünstig zentral angeordnet und betrieben werden, so daß mit zentralen Signalen, Betriebsstoffen über Kuppelstücke auch periphere Geräte versorgt werden können. Die Verkopplung wird je nach Geräteausführung durch kurze Ausleger erzielt, die z. B. als Paralellogramm oder Teleskop ausgeführt sein können, welche eine Multikupplung aufweisen, mit der verschiedene Versorgungsleitungen gleichzeitig aneinandergekoppelt werden können.The coupling of several controlled devices with the central device and with each other concerns mechanical holding devices, electronic control units, in particular pneumatic, Hydraulic or other design-related devices that are inexpensive central are arranged and operated so that with central signals, operating materials via coupling pieces peripheral devices can also be supplied. The coupling depends on the device version achieved by short booms, the z. B. can be designed as a parallelogram or telescope, which have a multi-coupling with which different supply lines simultaneously can be coupled together.

Mehrere dezentrale Recheneinheiten ermöglichen ein logisches Aneinanderkoppeln der Positionssteuerdatensätze für einzelne Geräte, so daß z. B. ein Parallelverband, ein Dreiecksverband oder ein Bogenverband der Geräte während der Feldarbeit ermöglicht ist, so daß die Teilgeräte z. B. nacheinander das Vorgewende befahren. Es ist vorteilhaft, ein zentrales Gerät mit einem Ausleger auszustatten, an den die gesteuerten Geräte mittels Koppelvorrichtungen aneinandergekoppelt werden können, so daß mit ihnen als gemeinsame Baueinheit eine Feldbearbeitung durchgeführt werden kann, denn dadurch ist die Steuerung der gesteuerten Geräte sowie ihre Versorgung mit zentral gelagerten Betriebsstoffen einfach möglich. Gegebenenfalls werden die externen Geräte mit dem Ziel kleiner Vorgewende am Vorgewände vorn gemeinsamen Gestänge abgekoppelt, dieses wird für das Wendemanöver eingeklappt (wie ein "Spritzgestänge") und in der neuen Position wieder ausgeklappt. Die Elektroniken in den gesteuerten Geräten können so programmiert sein, daß sie einen bestimmten Fixpunkt des "Spritzgestänges" ansteuern sowie daß sie voneinander einen geeigneten Mindestabstand nicht unterschreiten, um Kollisionen zu vermeiden. Dafür ist der Einsatz optischer, akustischer Sensoren oder Ultraschallsensoren vorgesehen, es können auch taktile Sensoren eingesetzt werden oder induktive Sensoren werden im Umkreis von Berührungspunkten angeordnet. Es erscheint vorteilhaft die multifunktionalen Koppelvorrichtungen an entsprechenden über Elektromagnete miteinander zu verbinden, indem zunächst aufgrund des induktiven Feldes eines Elektromagneten die richtige Koppelposition gefunden wird, um dann eine zugfeste Verriegelungsposition zwischen den Koppelstücken herzustellen, um nach dem Verriegeln den Elektromagneten auszustellen. Several decentralized computing units enable a logical coupling of the Position control records for individual devices, so that, for. B. a parallel bandage, a triangle bandage or an arch bandage of the devices is made possible during field work, so that the partial devices, for. B. take the headlands one after the other. It is advantageous to have a central device with a boom to which the controlled devices are coupled to one another by means of coupling devices can be, so that with them as a common unit field processing is carried out can be, because this is the control of the controlled devices and their supply with centrally stored operating materials easily possible. If necessary, the external devices with the goal of small headlands on the front wall of the common linkage, this will be folded for the turning maneuver (like a "sprayer boom") and in the new position again unfolded. The electronics in the controlled devices can be programmed to: control a certain fixed point of the "sprayer boom" and that they unite each other do not fall below the appropriate minimum distance to avoid collisions. That is what the commitment is for Optical, acoustic sensors or ultrasonic sensors are provided, it can also be tactile Sensors are used or inductive sensors are located in the vicinity of points of contact arranged. The multifunctional coupling devices advantageously appear on corresponding ones to connect to each other via electromagnets, initially due to the inductive field the correct coupling position of an electromagnet is found, and then a tensile one Establish locking position between the coupling pieces to the after locking Issue electromagnets.

Um ohne mechanische Verbindung zwischen den Geräten zu erreichen, daß sie justiert in geringem präzise eingehaltenen Abstand voneinander z. B. nebeneinander herfahren können, wird ihre jeweilige Soll-Position auf dem Acker nicht in Bezug zu Pflanzen, zu Satellitensignalen oder zum Boden, sondern zum zentralen Gerät gesetzt. Der momentane Soll-Wert, darin eingeschlossen sind besondere Soll-Werte, die sich z. B. aus Wendemanövern am Vorgewende ergeben, wird zur Ist- Position des zentralen Gerätes oder z. B. des nächsten gesteuerten Gerätes in Bezug gesetzt. Außerdem erlauben Sensoren oder wahlweise oder ergänzend Kameras, die der Fahrer des zentralen Gerätes bedient, eine exaktere Verfolgung von Pflanzenreihen oder Fahrgassen. Die einzelnen Geräte können so auf elektronisch gesteuerten, optimierten Bahnen ohne unmittelbar erkennbaren Bezug untereinander arbeiten, da sie einerseits die Positionssignale eines GPS-Systems ausnutzen, desweiteren ihre Positionen untereinander vergleichen sowie zuletzt noch die zuverlässigen Parameter des Feldes ausnutzen, die durch Fahrgassen und Pflanzenreihen nutzbar vorliegen. Vorteilhafterweise kann elektronisch vorgegeben werden, daß beim Wenden alle Geräte eine gemeinsame Fahrgasse des Vorgewendes benutzen, um eventuell mögliche Schäden über mehrere Reihen zu verhindern. Später reicht dann ein kurzzeitiger Arbeitsgang zur Auflockerung der bekannten, lokalen Verdichtung aus, um Schäden am Bodenprofil zu verhindern.In order to achieve that without mechanical connection between the devices that it adjusts in small precisely maintained distance from each other z. B. can drive next to each other, their respective Target position on the field not in relation to plants, satellite signals or the ground, but set to the central device. The current target value, included in it special target values, e.g. B. from turning maneuvers at the headlands, is the actual Position of the central device or z. B. related to the next controlled device. In addition, sensors or optional or supplementary cameras allow the driver of the central Device operated, a more precise tracking of rows of plants or tramlines. The single ones Devices can thus operate on electronically controlled, optimized tracks without being immediately recognizable Work in relation to each other because on the one hand they use the position signals of a GPS system, furthermore compare their positions with each other and finally the reliable ones Use parameters of the field that are available through tramlines and rows of plants. Advantageously, it can be specified electronically that all devices one when turning Use common tramline of the headland to avoid possible damage over several To prevent rows. Later, a short work step is sufficient to loosen up the known, local compaction to prevent damage to the soil profile.

Bei Ausbildung einer mehrgeteilten Sämaschine kann die Saatgutbefüllung der gesteuerten Geräte z. B. permanent über Ausleger eines zentralen Gerätes erfolgen, so daß diese keinen eigenen Saatgutvorrat aufweisen müssen. Bei Ausbildung eines Düngerstreuers kann die Düngemittelbefüllung der Geräte über Ausleger eines zentralen Gerätes erfolgen, welches selbst am Feldrand verbleibt, so daß sein hohes Gewicht keinen Bodenschaden hervorruft und ein häufiges Nachfüllen der gesteuerten Geräte ohne Bodenschaden erfolgen kann, insbesondere durch deren geringes Gewicht sowie durch zwischenzeitliches Verfahren des zentralen Gerätes am Feldrand.When forming a multi-part seed drill, the seed filling of the controlled devices can e.g. B. permanently on the boom of a central device so that they do not have their own Seed stock must have. When forming a fertilizer spreader, the Fertilizer filling of the implements is carried out using a central implement, which itself on the The edge of the field remains, so that its high weight causes no damage to the ground and is a frequent one Refilling the controlled devices can be done without soil damage, especially by their low weight and by moving the central device at the edge of the field in the meantime.

Die gesteuerten Geräte weisen jeweils eigene Fahrwerke und Antriebseinheiten auf, die entweder die vollständige Energie zum Betrieb der gesteuerten Geräte liefern, oder lediglich ein Bewegen der Geräte mit dem Zweck ihrer Positionierung ermöglichen, so daß die Geräte zum Betrieb an das zentrale Gerät angekuppelt werden müssen, um von diesem mitangetrieben zu werden.The controlled devices each have their own chassis and drive units, which either provide full power to operate the controlled devices, or just move the Allow devices with the purpose of their positioning, so that the devices for operation to the central device must be coupled in order to be driven by this.

Es kann für verschiedene Zwecke sinnvoll und für den Fahrer entlastend sein, wenn er mit dem zentralen Gerät am Feldrand verbleibt, und von dort aus die gesteuerten Geräte zentral überwacht. Beispielsweise, wenn verschiedene Arbeitsgänge mit verschiedenen Geräten z. B. Dünger streuen, Grubbern und Säen gleichzeitig erfolgen. Der Fahrer kann von dort aus ideal Entscheidungen treffen, z. B. daß vom Händler just in time Düngemittel frei Feld geliefert werden sowie die Schlagkartierung der Bearbeitungsdaten unmittelbar vornehmen.It can be useful for various purposes and be a relief for the driver when he is using the central device remains at the field edge, and from there the controlled devices are monitored centrally. For example, if different operations with different devices such. B. spread fertilizer, Cultivating and sowing take place simultaneously. The driver can make ideal decisions from there, e.g. B. that the dealer delivers just in time fertilizers to the field and the field mapping the processing data immediately.

Claims

1. A method and apparatus for field processing with a large working width, characterized in that a whole device comprising several sections is resolved into several devices with the same or different task, which can be performed in the field in a semi-solid or loose connection in spatial relation to each other by logically coupled to one another, controlled via one or more central or decentralized computing units by means of coupling devices, so that they are functionally linked via a central device and carry out field processing as a common structural unit.

2. That the subassemblies for road transport are self-propelled, pulled on their own wheels or a common carriage arranged one behind the other or one above the other, fixed or limited mobility are interconnected.

3. That, in addition to equipment for field work, also construction machines, especially on large construction sites especially with z. B. identical objectives (e.g. excavators, leveling) are controlled centrally.

4. That the coupling of the devices for turning is removed in order to optimize the process Enable devices and realignment.

5. That the coupling relates to mechanical holding devices, electronic control units, in particular pneumatic, hydraulic or other complex devices due to their design, which are inexpensively arranged and operated centrally, but also via coupling pieces can supply peripheral devices.

6. That the coupling is achieved by coupling arms lying next to the devices, which Have connectors.

7. That the coupling takes place through a frame construction lying in front of the devices, which Has connectors.

8. That the coupling takes place through a frame construction behind the devices, which Has connectors.

9. That there is no mechanical connection between the devices, but that it adjusts can drive next to each other at a small, precisely maintained distance, so that overall only a few imprecise connecting journeys are required.

10. That there is no mechanical connection between the devices, that the devices on work electronically controlled, optimized webs without any direct reference to one another can.

11. That z. B. when training a seed drill, the seed filling of the controlled devices A central implement is placed so that it does not have its own seed supply have to.

12. That z. B. in the formation of a fertilizer spreader, the fertilizer filling of the equipment via boom a central device takes place, which itself remains at the field edge, so that its high weight causes no damage to the floor and frequent refilling of the controlled devices takes place can, so that their weight is reduced.

13. That at least the central device uses satellite-based position signals to position itself continuously determines and the controlled devices via optical, radio or sound signals own position in relation by continuously sending position data with the central Replace device.

14. That the controlled devices are operated unmanned.

15. That the entire device is mechanically contactless even on roads, but by means of a Traffic management system can be driven as a convoy by cameras when approaching People, vehicles, etc. are switched on to parts of the convoy and so the driver enable adequate reaction.

16. That the controlled devices each have their own drive units.

17. That a central device remains at the field edge, so that its driver the controlled devices from monitored centrally from there.

18. That in the last step you save the driver of the central device and also the central one Device operates by radio remote control. Maintenance work can be carried out via a maintenance modem Device can be requested directly in the workshop, the optimal operation of the device can be via a service contract with service providers depending on current subsidy and Weather information is given.

19. That each of the controlled devices has only a small number of rows or only one Plant row processed.

20. That each of the controlled devices can carry out a group of different work tasks e.g. B. cut, transport, plant or turn the ground, crumble, recompact, chop.

21. That the central device is also unmanned and its wireless data transmission Reports the function status to a control center (e.g. 300 heads of cabbage each weighing 1-1.2 kg are harvested and in the Storage container stored, device 1 - storage noise - contact workshop, device 2 - 300 Planted lettuce plants again, fuel supply, still 40 liters, weather data).