DE2434396C3

DE2434396C3 - Tasteranordnung einer selbsttätigen Seitenführung an einer selbstfahrenden Erntemaschine z.B. einem Mähdrescher

Info

Publication number: DE2434396C3
Application number: DE2434396A
Authority: DE
Inventors: Josef 8891 Aichach Gail
Original assignee: Maschinenfabrik Fahr AG
Current assignee: Maschinenfabrik Fahr AG
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1981-10-29
Also published as: BE831468A; FR2278236B1; GB1467624A; US3972381A; FR2278236A1; DE2434396A1; DE2434396B2; DD118502A5

Description

Abweichungen von einer Normauslenkung werden dabei in Lenkbefehle umgesetzt, die so lange anhalten, bis wieder die gewünschte Neutralstellung erreicht ist Durch die Hintereinanderschaltung zweier solcher Taster längs der Fahrtrichtung wird dabei erreicht, daß Störgrößen in der Regelstrecke, wie Lücken, abgeknickte Halme usw. einen geringen Einfluß auf die automatische Lenkkorrektur haben. Das wird jedoch mit einem erheblichen Schaltungsaufwand bei der Signalverarbeitung erkauft, weil die Steuerspannüngen von der; Gebern völlig unabhängig voneinander in getrennten Kanälen verarbeitet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur selbsttätigen Seitenführung von Erntemaschinen eine Tasteranordnung vorzuschlagen, bei der mit Hilfe von Tastern und Gebern nur eine Steuergröße für die selbsttätige Seitenführung der Lenkvorrichtung erzielt wird, die bei Abtastung in Reihe und in Abstand gepflanzter stengeliger Gewächse trotz des Springens der Taster von einem Gewächs zum nächstfolgenden bei Übereinstimmung von Fahrtrichtung und Reihenrichtung eine gleichbleibende Größe ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Taster in Ruhelage gegen die stengeligen Gewächse gedrückt werden, daß die Steuerelemente Potentiometer sind, von denen je nach der Tasterauslenkung durch die Stengel ein unterschiedlicher Widerstandswert als in einen Lenkbefehl umsetzbare Steuergröße gebildet ist, daß die beiden je einem der beiden Taster zugeordneten Potentiometer zur Abnahme der Steuergröße in Reihe geschaltet sind, daß der Widerstar.dswert des einen Potentiometers mit dem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters wächst und daß der Widerstandswert des anderen Potentiometers mit wachsendem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters absinkt.

Bei einer derartigen Ausbildung kompensieren sich die sich ständig ändernden Auslenkungen der Taster bezüglich der Steuergröße gegenseitig, da die beidseits der Reihe stengeliger Gewächse angeordneten Taster von diesen in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt werden. Die zunehmende Auslenkung des einen Tasters hat auf den sich ergebenden Summenwiderstand der in Reihe geschalteten Potentiometer gerade die gegenteilige Wirkung, wie die zunehmende Auslenkung des anderen Tasters. Entspricht die Lage der Erntemaschine bzw. ihre Fahrtrichtung relativ zur erntenden Reihe stengeliger Gewächse dem Sollwert, so springen beide Taststäbe zu gleicher Zeit von einem Stengel zum nächsten. Der Summenwiderstand ist dann nicht nur konstant, sondern überdies auf einem Sollwert, der beispielsweise der Geradeausfahrtstellung der Lenkung der Erntemaschine zugeordnet ist. Auch in allen anderen Fällen ist der von den in Reihe geschalteten Potentiometern als Steuergröße zur Verfügung gestellte Summenwiderstand der beiden Potentiometer mit der Differenz der Auslenkungswinkel der beiden Taster identisch. Der Differenzwert dient als zusätzliche Information bezüglich der Relativlage der Stengel zum Einzugskanal der Erntemaschine. Eine entsprechende Steuergröße dient zur Korrektur der Lenkung über die selbsttätige Seitenführung. Da aber nicht der Auslenkungswinkel der Taster selbst, sondern die Differenz der Auslenkungen auf die erläuterte Weise als Steuergröße herangezogen wird, spricht das Lenksystem nur dann an, wenn tatsächlich eine Lenkkorrektur erforderlich ist. Ein häufiges Schalten der Magnetventile ist damit sicher ausgeschaltet und der Verschleiß der Einrichtungen im hydraulischen Lenksystem stark reduziert Lücken in der Reihe des zu erntenden stengeligen Gewächses spielen keine Rolle. Hier werden vielmehr beide Taster unter Einfluß ihrer Federbelasiung ihre Ruhelage einnehmen. Die Differenz ist dann Null. Die Steuergröße bleibt auf ihrem Sollwert Die automatische Seitenführung steuert damit die Erntemaschine in der bisherigen Richtung weiter, beispielsweise also geradeaus. Man erhält somit eine Tasteranordnung, die trotz

ίο einfachen Aufbaus der Tasteranordnung selbst und der nachgeschalteten Verarbeitungsschaltung eine erheblich besser zu Lenkbefehlen verarbeitbare Steuergröße abgibt, eine häufige Beanspruchung des hydraulischen Lenksystems vermeidet und dennoch für eine selbsttätige Seitenführung mit großer Genauigkeit gut geeignet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 schematische Draufsichten auf eine Tasteranordnung zur Erläuterung der Art der Abtastung einer Reihe stengeliger Gewächse,

Fig. 3 schematisdi eine Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 4 eine den F i g. 1 und 2 ähnliche Darstellung der Ausführungsform von F i g. 3.

Der Taststab 10 besteht zweckmäßig aus hochelastischem und sehr leichem Werkstoff. Die Änderung seines Auslenkungswinkels ist um so größer, je kurzer der Taststab ist. Der Taststab 10 bewegt sich in einer Horizontalebene, die zur Bodenoberfläche etwa parallel ist. Um den Taststab 10 eine solche Bewegung zu ermöglichen, weist er eine vertikale Achse ! 1 auf, um die er drehbar ist. Der Taststab 10 ist überdies derart mit Federn beaufschlagt, daß er eine definierte Ruhelage 12 hat Die vertikale Achse 11 des Taststabes 10 liegt seitlich einer Reihe von stengeligen Gewächsen, wie Maisstengel 13. Die Maisstengel 13 haben in der Reihe einen Abstand von etwa 12 bis 15 cm voneinander. Der seilliche Abstand benachbarter Reihen voneinander ist erheblich größer. Die Maisstengel 13 werden durch ein Einzugsorgan einer Erntemaschine, beispielsweise eines Mähdreschers oder eines Feldhäckslers, erfaßt. Die Erntemaschine weist entsprechend seitlich versetzt einen Tastkörper auf, der den Taststab 10 und die Achse 11 enthält. Im Tastkörper befindet sich überdies ein Potentiometer, für den der Taststab 10 ein Betätigungselement darstellt. Das Potentiometer ist also auf einen durch den Auslenkwinkel des Taststabes 10 bestimmten Widerstandswert eingestellt.

Die Auslenkung des Taststabes 10 erfolgt bei Fortbewegung der Erntemaschine in Längsrichtung der Reihe aus Maisstengeln 13 dadurch, daß der Taststab 10 eine Länge aufweist, die größer ist a's der seitliche Abstand seiner Achse 11 von der Reihe der Maisstengel 13 quer zur Fahrtrichtung. Der Taststab 10 läuft deshalb bei Fortbewegung der Erntemaschine auf einen Maisstengel 13 auf und wird von diesem gegen die Wirkung der den Taststab 10 beaufschlagenden Federn aus der Ruhelage 12 ausgelenkt. In F i g. 1 ist der Maximalwinkel «i der Auslenkung aus der Ruhelage 12 dargestellt, bei dem der Taststab 10 gerade noch durch einen Maisstengel 13 gehalten wird. Fig.2 zeigt den Minimalwinkel Λ2 der Auslenkung des Taststabes 10 aus dt.- Ruhelage 12 unmittelbar nach Freigabe des Taststabes durch den vorhergehenden Maisstengel 13. Es ist zu beachten, daß es sich bei der selbsttätigen Seitenführung durch Taststäbe um eine dynamische

Abtastung handelt. Die Erntemaschine und damit auch die Achse il legen zwischen den Stellungen von Fig. 1 und Fig. 2 einen Weg s in Richtung der Reihe in Abstand stehender Maisstengel, also in Fahrtrichtung zurück.

Die Auslenkung des Taststabes 10 und die entsprechende Betätigung de;s ihm im Tastkopf der Erntemaschine zugeordneten Potentiometers bzw. die Verarbeitung zu einer Steuergröße erfolgt auf herkömmliche Weise. Sie ist dem Fachmann vertraut und bedarf deshalb hier keiner näheren Beschreibung.

Aus den F i g. 1 und 2 kann abgelesen werden, daß der Istwert der Steuergröße durch die sich ständig ändernde Auslenkung des Taststabes 10 und das Überspringen von einem Maisstengel 13 zum in der Reihe nächstfolgenden Maisstengel periodischen Schwankungen unterworfen ist. Die Bildung eines festen, gleichbleibenden Sollwertes ist dabei nicht möglich, was einen erheblichen Nachteil darstellt.

Fig. 3 zeigt nun eine Tasteranordnung mit zwei Taststäben 14 und 15, bei der diese Schwierigkeit beseitigt ist. Die Taststäbe 14 und 15 sind an vertikalen Achsen 16 und 17 beidseits der Reihe aus Maisstengeln 13 angeordnet. Sie haben eine gemeinsame, quer zur Fahrtrichtung bzw. zur Reihe der Maisstengel 13 liegende Ruhelage 18. Ihre Ausbildung entspricht im übrigen der obigen Er'-äuterung.

Außer der Anordnung von zwei Taststäbrn 14 und 15 beidseits der Reihe aus Maisstengeln 13, die durch die Maisstengel in entgegengesetzten Drehrichtungen um ihre Achsen 16 bzw. 17 ausgelenkt werden, ist nun entscheidend, daß die Potentiometer 19 und 20, denen die Taststäbe 14 bzw. 15 als Betätigungselement zugeordnet sind, in Reihe geschaltet sind, wobei der Widerstandswert des ersten Potentiometers 19 mit dem Auslenkungswinkel β des zugeordneten Taststabes 15 größer wird, während der Widerstandswert des zweiten Potentiometers 20 mit dem Auslenkungswinkel ß₂ des zugehörigen Taststabes 14 kleiner wird. Die Widerstände werden auf die in der Figur symbolisch angedeutete Weise in Reihe geschaltet, so daß zwischen den Anschlußklemmen 21 und 22 der Surnrncnwidcrständc beider Potentiometer liegt, der ein Maß für die Differenz der Auslenkungswinkel ß\ und ß; der beiden Taststäbe 14 und 15 darstellt. Diese Differenz und damit der Widerstandswert ist aber ein Maß für die Lage der Reihe aus Maisstengel 13 relativ zum Einzugskanal der Erntemaschine.

Bezeichnet man mit

R = Gesamtwiderstand jedes Potentiometers.
r = Aueenblickswert des Potentiometers 19.

Γ2 = Augenblickswert des Potentiometers 20,
β] = Auslenkungswinkel des Taststabes 15,
ß₂ = Auslenkungswinkel des Taststabes 14,

so gilt

1
90"

r -R ^lk

'2-^R- 90"

^R'^lk
90

Summe von r, und r₂:

Σ = ^R''

_ π , R ih - R

R₁I₂
90

= K

da R 4

= konstant,

wobei in der Praxis K gleich der Größe des Sollwertes gewählt wird.

Sind ß, und ß₂ gleich, so ist nur der Wert K vorhanden, und es erfolgt eine Geradeaus-Steuerung.

Weicht die in Fig.4 strichpunktiert angedeutete Einzugskanalmitte 23 seitlich von der Reihe von Maisstengeln 13 ab, so wird die Differenz der Auslenkungswinkel ß\ und ßi der Taststäbe 15 und 14 nicht zu Null. Die von den in Reihe geschalteten Potentiometern abgeleitete Steuergröße hat damit einem vom K abweichenden Wert, was einen entsprechenden Lenkbefehl an die automatische Seitenführung des hydraulischen Lenksystems zur Folge hat. Die daraufhin durchgeführte Lenkkorrektur sorgt für eine zentimetergenaue Übereinstimmung zwischen Einzugskanalmitte 23 und Flucht der Maisslengel 13.

Um eine gegenseitige Behinderung der Taststäbe 14 und 15 auszuschließen, legt man entweder die von den Taststäben benützten horizontalen Tastebenen übereinander oder ordnet die Taster bezüglich der Fahrtrichtung etwas versetzt an, wobei dann die Versetzung eine gewisse Verfälschung der Auslenkung zur Folge hat, die durch einen Festwertwiderstand in der Reihenschaltung der beiden Potentiometer berücksichtigt werden kann. Erforderlich ist das nicht unbedingt. Die Maßnahme hat dann lediglich eine Veränderung der Größe K zur Folge.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Tasteranordnung einer selbsttätigen Seitenführung an einer selbstfahrenden Erntemaschine, z. B. einem Mähdrescher, zum Ernten in Reihe gepflanzter stengeliger Gewächse, wie Mais, mit um eine vertikale Achse drehbaren Tastern, die durch Federn beaufschlagt in einer Ruhelage gehalten sind, und von denen beidseits der Reihe stengeüger Gewächse je ein Taster angeordnet ist, die von den stengeligen Gewächsen in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen unter Betätigung von Steuerelementen auslenkbar sind, dadurchgekennzeichnet, daß beide Taster in Ruhelage gegen die stengeligen Gewächse gedruckt werden, daß die Steuerelemente Potentiometer sind, von denen je nach der Tasterauslenkung durch die Stengel ein unterschiedlicher Widerstandswert als in einen Lenkbefehl umsetzbare Steuergröße gebildet ist, daß die beiden je einem der beiden Taster zugeordneten Potentiometer zur Abnahme der Steuergröße in Reihe geschallet sind, daß der Widerstandswert des einen Potentiometers mit dem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters wächst und daß der Widerstandswert des anderen Potentiometers mit wachsendem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters absinkt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tasteranordnung einer selbsttätigen Seitenführung an einer selbstfahrenden Erntemaschine, z. B. einem Mähdrescher, zum Ernten in Reihe gepflanzter stengeliger Gewächse, wie Mais, mit um eine vertikale Achse drehbaren Tastern, die durch Federn beaufschlagt in einer Ruhelage gehalten sind.und von denen beidseits der Reihe stengeliger Gewächse je ein Taster angeordnet ist, die von den stengeligen Gewächsen in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen unter Betätigung von Steuerelementen auslenkbar sind.

Eine bekannte Tasteranordnung dieser Art (DE-OS 19 28 065) zeigt bereits zwei federbeaufschlagte Taster, die beidseits der Reihe stengeliger Gewächse angeordnet sind und in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen ausgelenkt werden. Bei Abweichungen von einer vorgegebenen Leitlinie wird dabei ein Relais geschaltet, von denen beidseits der Pflanzenreihe je eines angeordnet ist. Die Schaltung der Relais erfolgt jeweils über die federbeaufschlagten Taster. Das Schalten der Relais hat weiter die Folge, daß der Lenkzylinder in der einen oder anderen Richtung verstellt wird. Dadurch erfolgt eine Rückführung der Erntemaschine auf die Leitlinie. Ist die Leitlinie und damit die Ruhelage des Tasters, von dem der Schaltimpuls ausging, erreicht, so kehrt der den Druckmittelstrom zum Lenkzylinder steuernde Steuerschieher wieder in seine Neutralstellung zurück. Die Erntemaschine bewegt sich jedoch noch auf dem Korrigierkurs weiter, bis der andere Taster betätigt wird und nun seinerseits eine Rückführung der Erntemaschine zur Leitlinie steuert. Die Maschine fährt also auf einem Zickzackkurs. Es erfolgt daher ein ständiges Schalten des Steuerschiebers. Das ständige Schalten hat einen ständigen Verschleiß zur Folge. Erschwerend kommt hinzu, daß die Maschine bei dieser Art des Aufbaus relativ träge reagiert und zu Übersteuerungen neigt. Deshalb ist insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, wie sie heute im Feldbetrieb gefordert werden, eine zufriedenstellende Funktion nicht möglich.

Bekannt ist auch eine Einrichtung zum Beeinflussen der Lenkung von Schleppern oder selbstfahrenden Arbeitsmaschinen (DD-PS 55 167), bei der zwei Geber auf ein und derselben Seite der Pflanzenreihe in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind. Den Gebern zugeordnete Tastbügel tasten die Grenze des Pflanzenbestandes mechanisch ab. Die Geber sind dabei nach dem Prinzip eines »Differential-Transformators« ausgeführt. Sie sind parallel zueinander geschaltet. Bei auftretender Auslenkung der Tastbügel wird eine

'5 Differenzspannung erzeugt, die einem Verstärker zugeführt wird. Tritt nun bei einer derartigen Einrichtung in der Leitlinie, also der Reihe gepflanzter stengeliger Gewächse, wie Mais, eine Lücke auf, so kehrt der dem ersten Geber zugeordnete Tastbügel in seine Ruhelage zurück, so üaß durch die Art der Beeinflussung der Lenkung die an sich auf richtigem Kurs fahrende Arbeitsmaschine einer Lenkkorrektur unterzogen wird. Das ist in hohem Maße unerwünscht.

Bekannt sind auch schon Hilfsgeräte zur Steuerung

²S von Landmaschinen (DD-PS 52 569), bei denen eine Landmaschine mit großer Arbeitsbreite, wie beispielsweise eine Drillmaschine, mit Spurreißer!! ausgestattet ist, die e',ne Markierungsfurche erzeugen, längs derer die Landmaschine geführt wird. Ein in der Markierungsfurehe laufendes Tastorgan greift Teilwiderstände eines Potentiometers ab. Das Potentiometer steht mit einer Magnetspule in elektrischer Verbindung. Im Inneren der Magnetspule ist ein Stab mit Markierungsfahnen verschiebbar gelagert. Sobald die Landmaschine von der Richtung der tvlarkierungsfurche abkommt und das Tastorgan ausschwenkt, wird ein Stromimpuls ausgelöst, der die Magnetspule unter Strom setzt. Die Magnetspule zieht dadurch den Stab in die der Abweichung entsprechende Richtung, womit sich die Markierungsfahnen verschieben. Der Fahrer der Landmaschine lenkt nun die Vorderräder in Richtung der Markierungsfahnen, so daß die ursprüngliche Richtung nach einer gewissen Wegstrecke wieder erreicht ist. Daraus folgt schon, daß es sich hier nicht um eine selbsttätige Seitenführung, sondern mehr um einen Zeiger handelt, der dem Fahrer angibt, in welcher Weise ein fehlerhafter Kurs der Landmaschine korrigiert werden kann. Auch werden dabei keine Vorkehrungen getroffen, um ein Übersteuern und ein Auslösen unnötiger Lenkbefehle möglichst zu vermeiden. Insbesondere ist eine derartige Steuerung der Lenkung mit Tastern tatsächlich nur dort einsetzbar, wo eine zuvor mit Spurreißern angezeichnete Markierungsfurche abgetastet wird. Eine Abtastung in Reihe gepflanzter stengeliger Gewächse würde beim Auftreten von Lücken bei einem derartigen Gerät Lenkbefehle auslösen, obwohl die Landmaschine auf richtigem Kurs fährt.

Bekannt ist schließlich auch eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln und manuellen Beeinflussen der Lenkung von Schleppern und selbstfahrenden Landmaschinen(DD-PS 67 611), bei der mindestens zwei Taster in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind und eine Leitlinie abtasten, bei der es sich beispielsweise um

^h5 eine Halmwand handeln kann. Die Taster sind dabei auf ein und derselben Seite der Halmwand angeordnet und setzen die Auslenkung um vertikale Achsen in Regelspannungen um. Auftretende